JP7637282B2 - Medical image processing device, medical image processing method and program - Google Patents
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Description
本発明は、医用画像処理装置、医用画像処理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a medical image processing device, a medical image processing method, and a program.
医療分野においては、被検者の疾患を特定したり、疾患の程度を観察したりするために、様々な撮影装置によって画像が取得され、医療従事者による画像診断が行われている。撮影装置の種類には、例えば放射線科分野では、X線撮影装置、X線コンピュータ断層撮影(CT)装置、磁気共鳴イメージング(MRI)装置、陽電子放出断層撮影(PET)装置、及び単一光子放射断層撮影(SPECT)装置等がある。また、例えば眼科分野では、眼底カメラ、走査型レーザ検眼鏡(SLO)、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)装置、及びOCTアンギオグラフィ(OCTA)装置がある。 In the medical field, images are acquired by various imaging devices to identify the disease of a subject or observe the extent of the disease, and image diagnosis is performed by medical professionals. For example, in the field of radiology, types of imaging devices include X-ray devices, X-ray computed tomography (CT) devices, magnetic resonance imaging (MRI) devices, positron emission tomography (PET) devices, and single photon emission computed tomography (SPECT) devices. In the field of ophthalmology, for example, there are fundus cameras, scanning laser ophthalmoscopes (SLO), optical coherence tomography (OCT) devices, and OCT angiography (OCTA) devices.
画像診断を正確に行ったり、短時間で完了したりするためには、撮影装置によって取得される画像のノイズの少なさや解像度・空間分解能の高さ、適切な階調といった画質の高さが重要となる。また、観察したい部位や病変が強調されている画像も役に立つことがある。 To perform image diagnosis accurately and complete it in a short time, it is important that the images acquired by the imaging device have high image quality, such as low noise, high resolution and spatial resolution, and appropriate gradation. Images that highlight the area or lesion to be observed can also be useful.
しかしながら、多くの撮影装置においては、画質が高いなどの、画像診断に適した画像を取得するためになんらかの代償が必要である。例えば、画質が高い画像を取得するために高性能な撮影装置を購入する方法があるが、低性能なものよりも多くの投資が必要になる場合が多い。 However, with many imaging devices, some trade-off is required to obtain images suitable for diagnostic imaging, such as high image quality. For example, one option is to purchase a high-performance imaging device to obtain high-image-quality images, but this often requires a larger investment than a low-performance device.
また、例えばCTでは、ノイズが少ない画像を取得するために被検者の被曝線量を増やさなければならない場合がある。また、例えばMRIでは、観察したい部位が強調された画像を取得するために副作用のリスクがある造影剤を使用する場合がある。また、例えばOCTでは、撮影する領域が広かったり、高い空間分解能が必要であったりする場合には、撮影時間がより長くなる場合がある。また、例えば、一部の撮影装置では、画質が高い画像を取得するために複数回画像を取得する必要があり、その分撮影に時間がかかる。 In addition, for example, in CT, the subject's radiation dose may need to be increased to obtain an image with less noise. In addition, for example, in MRI, a contrast agent that carries a risk of side effects may be used to obtain an image that highlights the area to be observed. In addition, for example, in OCT, if the area to be photographed is large or high spatial resolution is required, the imaging time may be longer. In addition, for example, some imaging devices require multiple images to be taken in order to obtain an image with high image quality, which increases the imaging time.
特許文献1には、医用技術の急激な進歩や緊急時の簡易な撮影に対応するため、以前に取得した画像を、人工知能エンジンによって、より解像度の高い画像に変換する技術が開示されている。このような技術によれば、例えば、代償の少ない簡易な撮影によって取得された画像をより解像度の高い画像に変換することができる。 Patent Document 1 discloses a technology that uses an artificial intelligence engine to convert previously acquired images into images with higher resolution in order to accommodate rapid advances in medical technology and the need for simple imaging in emergencies. With this technology, for example, it is possible to convert an image acquired by simple imaging with little cost into an image with higher resolution.
しかしながら、解像度の高い画像であっても、画像診断に適した画像とは言えない場合もある。例えば、解像度が高い画像であっても、ノイズが多い場合やコントラストが低い場合等には観察すべき対象が適切に把握できないことがある。 However, even high-resolution images may not be suitable for image diagnosis. For example, even if the image has high resolution, if there is a lot of noise or low contrast, the object to be observed may not be properly identified.
これに対し、本発明の目的の一つは、従来よりも画像診断に適した画像を生成することができる医用画像処理装置、医用画像処理方法及びプログラムを提供することである。 In response to this, one of the objectives of the present invention is to provide a medical image processing device, a medical image processing method, and a program that can generate images that are more suitable for image diagnosis than conventional methods.
本発明の一実施態様に係る医用画像処理装置は、被検者の所定部位の画像である第1の画像を取得する取得部と、機械学習エンジンを含む高画質化エンジンの入力画像として前記第1の画像を該高画質化エンジンに入力することで生成された第2の画像及び前記第1の画像のいずれかを表示するように表示部を制御する表示制御部とを備え、前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角である場合には、前記第2の画像を表示するように前記表示部が制御され、前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角でない場合には、前記第1の画像を表示するように前記表示部が制御される。 A medical image processing device according to one embodiment of the present invention includes an acquisition unit that acquires a first image, which is an image of a specific part of a subject, and a display control unit that controls a display unit to display either a second image generated by inputting the first image into an image quality improvement engine including a machine learning engine as an input image of the image quality improvement engine, or the first image, and when the shooting conditions of the first image are an image quality improvement angle that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the second image, and when the shooting conditions of the first image are not an image quality improvement angle that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the first image .
また、本発明の他の実施態様に係る医用画像処理方法は、被検者の所定部位の画像である第1の画像を取得することと、機械学習エンジンを含む高画質化エンジンの入力画像として前記第1の画像を該高画質化エンジンに入力することで生成された第2の画像及び前記第1の画像のいずれかを表示するように表示部を制御することとを含み、前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角である場合には、前記第2の画像を表示するように前記表示部が制御され、前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角でない場合には、前記第1の画像を表示するように前記表示部が制御される。
In addition, a medical image processing method according to another embodiment of the present invention includes acquiring a first image, which is an image of a specific part of a subject, and controlling a display unit to display either a second image generated by inputting the first image into an image quality improvement engine including a machine learning engine as an input image of the image quality improvement engine, or the first image, wherein if the shooting conditions of the first image are an image quality improvement angle that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the second image, and if the shooting conditions of the first image are not an image quality improvement angle that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the first image .
本発明の一つによれば、従来よりも画像診断に適した画像を生成することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to generate images that are more suitable for image diagnosis than conventional methods.
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、及び構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、図面において、同一であるか又は機能的に類似している要素を示すために図面間で同じ参照符号を用いる。 Below, exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative positions of components described in the following embodiments are arbitrary and can be changed according to the configuration of the device to which the present invention is applied or various conditions. In addition, the same reference numerals are used between the drawings to indicate elements that are identical or functionally similar.
<用語の説明>
まず、本明細書において用いられる用語について説明する。
<Terminology>
First, the terms used in this specification will be explained.
本明細書におけるネットワークでは、各装置は有線又は無線の回線で接続されてよい。ここで、ネットワークにおける各装置を接続する回線は、例えば、専用回線、ローカルエリアネットワーク(以下、LANと表記)回線、無線LAN回線、インターネット回線、Wi-Fi(登録商標)、及びBluetooth(登録商標)等を含む。 In the network described in this specification, each device may be connected by a wired or wireless line. Here, the lines connecting each device in the network include, for example, a dedicated line, a local area network (hereinafter referred to as LAN) line, a wireless LAN line, an Internet line, Wi-Fi (registered trademark), and Bluetooth (registered trademark), etc.
医用画像処理装置は、相互に通信が可能な2以上の装置によって構成されてもよいし、単一の装置によって構成されてもよい。また、医用画像処理装置の各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサーによって実行されるソフトウェアモジュールにより構成されてよい。また、当該各構成要素は、ASIC等の特定の機能を果たす回路等によって構成されてもよい。また、他の任意のハードウェアと任意のソフトウェアとの組み合わせにより構成されてもよい。 The medical image processing device may be composed of two or more devices capable of communicating with each other, or may be composed of a single device. Furthermore, each component of the medical image processing device may be composed of a software module executed by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit). Furthermore, each component may be composed of a circuit that performs a specific function, such as an ASIC. Furthermore, it may be composed of a combination of any other hardware and any software.
また、下記実施形態による医用画像処理装置又は医用画像処理方法によって処理される医用画像は、任意のモダリティ(撮影装置、撮影方法)を用いて取得された画像を含む。処理される医用画像は、任意の撮影装置等で取得された医用画像や下記実施形態による医用画像処理装置又は医用画像処理方法によって作成された画像を含むことができる。 In addition, the medical images processed by the medical image processing device or medical image processing method according to the following embodiments include images acquired using any modality (imaging device, imaging method). The medical images to be processed can include medical images acquired by any imaging device, etc., and images created by the medical image processing device or medical image processing method according to the following embodiments.
さらに、処理される医用画像は、被検者の所定部位の画像であり、所定部位の画像は被検者の所定部位の少なくとも一部を含む。また、当該医用画像は、被検者の他の部位を含んでもよい。また、医用画像は、静止画像又は動画像であってよく、白黒画像又はカラー画像であってもよい。さらに医用画像は、所定部位の構造(形態)を表す画像でもよいし、その機能を表す画像でもよい。機能を表す画像は、例えば、OCTA画像、ドップラーOCT画像、fMRI画像、及び超音波ドップラー画像等の血流動態(血流量、血流速度等)を表す画像を含む。なお、被検者の所定部位は、撮影対象に応じて決定されてよく、人眼(被検眼)、脳、肺、腸、心臓、すい臓、腎臓、及び肝臓等の臓器、頭部、胸部、脚部、並びに腕部等の任意の部位を含む。 Furthermore, the medical image to be processed is an image of a specific part of the subject, and the image of the specific part includes at least a part of the specific part of the subject. The medical image may also include other parts of the subject. The medical image may be a still image or a moving image, and may be a black and white image or a color image. The medical image may also be an image that represents the structure (shape) of the specific part, or an image that represents its function. Images that represent function include, for example, images that represent hemodynamics (blood flow rate, blood flow velocity, etc.) such as OCTA images, Doppler OCT images, fMRI images, and ultrasonic Doppler images. The specific part of the subject may be determined according to the subject to be photographed, and may include any part such as the human eye (subject's eye), organs such as the brain, lungs, intestines, heart, pancreas, kidneys, and liver, the head, chest, legs, and arms.
また、医用画像は、被検者の断層画像であってもよいし、正面画像であってもよい。正面画像は、例えば、眼底正面画像や、前眼部の正面画像、蛍光撮影された眼底画像、OCTで取得したデータについて撮影対象の深さ方向における少なくとも一部の範囲のデータを用いて生成したEn-Face画像を含む。 The medical image may be a tomographic image of the subject, or a frontal image. Frontal images include, for example, a frontal image of the fundus, a frontal image of the anterior segment, a fundus image photographed by fluorescence, and an En-Face image generated using data acquired by OCT from at least a partial range in the depth direction of the subject.
また、撮影装置とは、診断に用いられる画像を撮影するための装置である。撮影装置は、例えば、被検者の所定部位に光、X線等の放射線、電磁波、又は超音波等を照射することにより所定部位の画像を得る装置や、被写体から放出される放射線を検出することにより所定部位の画像を得る装置を含む。より具体的には、以下の実施形態に係る撮影装置は、少なくとも、X線撮影装置、CT装置、MRI装置、PET装置、SPECT装置、SLO装置、OCT装置、OCTA装置、眼底カメラ、及び内視鏡等を含む。 An imaging device is a device for capturing images used in diagnosis. Imaging devices include, for example, devices that obtain an image of a specific part of a subject by irradiating the subject with light, radiation such as X-rays, electromagnetic waves, or ultrasound, and devices that obtain an image of a specific part by detecting radiation emitted from a subject. More specifically, imaging devices according to the following embodiments include at least an X-ray imaging device, a CT device, an MRI device, a PET device, a SPECT device, an SLO device, an OCT device, an OCTA device, a fundus camera, and an endoscope.
なお、OCT装置としては、タイムドメインOCT(TD-OCT)装置やフーリエドメインOCT(FD-OCT)装置を含んでよい。また、フーリエドメインOCT装置はスペクトラルドメインOCT(SD-OCT)装置や波長掃引型OCT(SS-OCT)装置を含んでよい。また、SLO装置やOCT装置として、波面補償光学系を用いた波面補償SLO(AO-SLO)装置や波面補償OCT(AO-OCT)装置等を含んでよい。 The OCT device may include a time domain OCT (TD-OCT) device or a Fourier domain OCT (FD-OCT) device. The Fourier domain OCT device may include a spectral domain OCT (SD-OCT) device or a swept wavelength OCT (SS-OCT) device. The SLO device or OCT device may include a wavefront compensation SLO (AO-SLO) device or a wavefront compensation OCT (AO-OCT) device using a wavefront compensation optical system.
画像管理システムは、撮影装置によって撮影された画像や画像処理された画像を受信して保存する装置及びシステムである。また、画像管理システムは、接続された装置の要求に応じて画像を送信したり、保存された画像に対して画像処理を行ったり、画像処理の要求を他の装置に要求したりすることができる。画像管理システムとしては、例えば、画像保存通信システム(PACS)を含むことができる。特に、下記実施形態に係る画像管理システムは、受信した画像とともに関連付けられた被検者の情報や撮影時間などの各種情報も保存可能なデータベースを備える。また、画像管理システムはネットワークに接続され、他の装置からの要求に応じて、画像を送受信したり、画像を変換したり、保存した画像に関連付けられた各種情報を送受信したりすることができる。 The image management system is a device and system that receives and stores images captured by an imaging device and images that have been processed. The image management system can also transmit images in response to a request from a connected device, perform image processing on stored images, and request image processing from other devices. Examples of the image management system include a picture archiving and communication system (PACS). In particular, the image management system according to the embodiment described below includes a database that can store various information such as subject information and shooting time associated with received images. The image management system is also connected to a network, and can send and receive images, convert images, and send and receive various information associated with stored images in response to a request from other devices.
撮影条件とは、撮影装置によって取得された画像の撮影時の様々な情報である。撮影条件は、例えば、撮影装置に関する情報、撮影が実施された施設に関する情報、撮影に係る検査の情報、撮影者に関する情報、及び被検者に関する情報等を含む。また、撮影条件は、例えば、撮影日時、撮影部位名、撮影領域、撮影画角、撮影方式、画像の解像度や階調、画像サイズ、適用された画像フィルタ、画像のデータ形式に関する情報、及び放射線量に関する情報等を含む。なお、撮影領域には、特定の撮影部位からずれた周辺の領域や複数の撮影部位を含んだ領域等が含まれることができる。 The imaging conditions are various pieces of information at the time of capturing an image obtained by an imaging device. The imaging conditions include, for example, information about the imaging device, information about the facility where the imaging was performed, information about the examination related to the imaging, information about the photographer, and information about the subject. The imaging conditions also include, for example, the imaging date and time, the name of the imaging part, the imaging area, the imaging angle of view, the imaging method, the image resolution and gradation, the image size, the applied image filter, information about the image data format, and information about the radiation dose. The imaging area can include a surrounding area that is shifted from a specific imaging part, an area that includes multiple imaging parts, etc.
撮影条件は、画像を構成するデータ構造中に保存されていたり、画像とは別の撮影条件データとして保存されていたり、撮影装置に関連するデータベースや画像管理システムに保存されたりすることができる。そのため、撮影条件は、撮影装置の撮影条件の保存手段に対応した手順により取得することができる。具体的には、撮影条件は、例えば、撮影装置が出力した画像のデータ構造を解析したり、画像に対応する撮影条件データを取得したり、撮影装置に関連するデータベースから撮影条件を取得するためのインターフェースにアクセスする等により取得される。 The shooting conditions can be stored in the data structure constituting the image, or as shooting condition data separate from the image, or stored in a database or image management system related to the shooting device. Therefore, the shooting conditions can be acquired by a procedure corresponding to the storage means of the shooting conditions of the shooting device. Specifically, the shooting conditions are acquired, for example, by analyzing the data structure of the image output by the shooting device, acquiring shooting condition data corresponding to the image, or accessing an interface for acquiring the shooting conditions from a database related to the shooting device.
なお、撮影装置によっては、保存されていない等の理由で取得できない撮影条件も存在する。例えば、撮影装置に特定の撮影条件を取得したり保存したりする機能が無い、又はそのような機能が無効にされている場合である。また、例えば、撮影装置や撮影に関係の無い撮影条件であるとして保存しないようになっている場合もある。さらに、例えば、撮影条件が隠蔽されていたり、暗号化されていたり、権利が無いと取得できないようになっていたりする場合等もある。ただし、保存されていない撮影条件であっても取得できる場合がある。例えば、画像解析を実施することによって、撮影部位名や撮影領域を特定することができる。 Depending on the imaging device, there may be some imaging conditions that cannot be acquired because they have not been saved. For example, this may be the case when the imaging device does not have the function to acquire or save specific imaging conditions, or when such a function is disabled. In addition, there may be cases where the imaging conditions are not saved because they are not related to the imaging device or imaging. Furthermore, there may be cases where the imaging conditions are hidden, encrypted, or cannot be acquired without the right. However, there are cases where even imaging conditions that have not been saved can be acquired. For example, the name of the imaging part or the imaging area can be identified by performing image analysis.
機械学習モデルとは、任意の機械学習アルゴリズムに対して、事前に適切な教師データ(学習データ)を用いてトレーニング(学習)を行ったモデルである。教師データは、一つ以上の、入力データと出力データとのペア群で構成される。なお、教師データを構成するペア群の入力データと出力データの形式や組み合わせは、一方が画像で他方が数値であったり、一方が複数の画像群で構成され他方が文字列であったり、双方が画像であったりする等、所望の構成に適したものであってよい。 A machine learning model is a model that has been trained (learned) in advance for an arbitrary machine learning algorithm using appropriate teacher data (learning data). The teacher data consists of one or more pairs of input data and output data. The format and combination of the input data and output data of the pairs that make up the teacher data may be suitable for the desired configuration, such as one being an image and the other being a number, one being composed of a group of images and the other being a string, or both being images.
具体的には、例えば、OCTによって取得された画像と、該画像に対応する撮影部位ラベルとのペア群によって構成された教師データ(以下、第1の教師データ)が挙げられる。なお、撮影部位ラベルは部位を表すユニークな数値や文字列である。また、その他の教師データの例として、OCTの通常撮影によって取得されたノイズの多い低画質画像と、OCTにより複数回撮影して高画質化処理した高画質画像とのペア群によって構成されている教師データ(以下、第2の教師データ)等が挙げられる。 Specific examples of such training data include training data (hereinafter referred to as "first training data") that is composed of a set of pairs of an image acquired by OCT and an imaging site label corresponding to the image. The imaging site label is a unique numerical value or character string that represents the site. Other examples of training data include training data (hereinafter referred to as "second training data") that is composed of a set of pairs of a noisy low-quality image acquired by normal OCT imaging and a high-quality image that has been imaged multiple times by OCT and processed to improve image quality.
機械学習モデルに入力データを入力すると、該機械学習モデルの設計に従った出力データが出力される。機械学習モデルは、例えば、教師データを用いてトレーニングされた傾向に従って、入力データに対応する可能性の高い出力データを出力する。また、機械学習モデルは、例えば、教師データを用いてトレーニングされた傾向に従って、出力データの種類のそれぞれについて、入力データに対応する可能性を数値として出力する等を行うことができる。具体的には、例えば、第1の教師データでトレーニングされた機械学習モデルにOCTによって取得された画像を入力すると、機械学習モデルは、該画像に撮影されている撮影部位の撮影部位ラベルを出力したり、撮影部位ラベル毎の確率を出力したりする。また、例えば、第2の教師データでトレーニングされた機械学習モデルにOCTの通常撮影によって取得されたノイズの多い低画質画像を入力すると、機械学習モデルは、OCTにより複数回撮影して高画質化処理された画像相当の高画質画像を出力する。なお、機械学習モデルについては、品質保持の観点から、自身が出力した出力データを教師データとして用いないように構成することができる。 When input data is input to the machine learning model, output data according to the design of the machine learning model is output. The machine learning model outputs output data that is likely to correspond to the input data, for example, according to the tendency trained using the teacher data. The machine learning model can also output the possibility of each type of output data corresponding to the input data as a numerical value, for example, according to the tendency trained using the teacher data. Specifically, for example, when an image acquired by OCT is input to a machine learning model trained with the first teacher data, the machine learning model outputs the imaging site label of the imaging site captured in the image, or outputs the probability for each imaging site label. Also, for example, when a noisy low-quality image acquired by normal OCT imaging is input to a machine learning model trained with the second teacher data, the machine learning model outputs a high-quality image equivalent to an image captured multiple times by OCT and processed for high image quality. Note that the machine learning model can be configured not to use the output data it outputs as teacher data from the viewpoint of maintaining quality.
また、機械学習アルゴリズムは、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)等のディープラーニングに関する手法を含む。ディープラーニングに関する手法においては、ニューラルネットワークを構成する層群やノード群に対するパラメータの設定が異なると、教師データを用いてトレーニングされた傾向を出力データに再現可能な程度が異なる場合がある。例えば、第1の教師データを用いたディープラーニングの機械学習モデルにおいては、より適切なパラメータが設定されていると、正しい撮影部位ラベルを出力する確率がより高くなる場合がある。また、例えば、第2の教師データを用いたディープラーニングの機械学習モデルにおいては、より適切なパラメータが設定されていると、より高画質な画像を出力できる場合がある。 The machine learning algorithm also includes deep learning techniques such as convolutional neural networks (CNN). In deep learning techniques, different parameter settings for layers and nodes constituting a neural network may result in different degrees of reproducibility of trends trained using training data in output data. For example, in a deep learning machine learning model using first training data, setting more appropriate parameters may increase the probability of outputting a correct imaging site label. Also, in a deep learning machine learning model using second training data, setting more appropriate parameters may result in higher quality images being output.
具体的には、CNNにおけるパラメータは、例えば、畳み込み層に対して設定される、フィルタのカーネルサイズ、フィルタの数、ストライドの値、及びダイレーションの値、並びに全結合層の出力するノードの数等を含むことができる。なお、パラメータ群やトレーニングのエポック数は、教師データに基づいて、機械学習モデルの利用形態に好ましい値に設定することができる。例えば、教師データに基づいて、正しい撮影部位ラベルをより高い確率で出力したり、より高画質な画像を出力したりできるパラメータ群やエポック数を設定することができる。 Specifically, parameters in a CNN can include, for example, the filter kernel size, number of filters, stride value, and dilation value set for the convolutional layer, as well as the number of nodes output by the fully connected layer. The parameter group and the number of training epochs can be set to values that are favorable for the usage form of the machine learning model based on the training data. For example, a parameter group and the number of epochs can be set based on the training data to output a correct imaging site label with a higher probability or to output a higher quality image.
このようなパラメータ群やエポック数の決定方法の一つを例示する。まず、教師データを構成するペア群の7割をトレーニング用とし、残りの3割を評価用としてランダムに設定する。次に、トレーニング用のペア群を用いて機械学習モデルのトレーニングを行い、トレーニングの各エポックの終了時に、評価用のペア群を用いてトレーニング評価値を算出する。トレーニング評価値とは、例えば、各ペアを構成する入力データをトレーニング中の機械学習モデルに入力したときの出力と、入力データに対応する出力データとを損失関数によって評価した値群の平均値である。最後に、最もトレーニング評価値が小さくなったときのパラメータ群及びエポック数を、当該機械学習モデルのパラメータ群やエポック数として決定する。なお、このように、教師データを構成するペア群をトレーニング用と評価用とに分けてエポック数の決定を行うことによって、機械学習モデルがトレーニング用のペア群に対して過学習してしまうことを防ぐことができる。 One method for determining such a parameter set and the number of epochs is exemplified below. First, 70% of the pair sets constituting the teacher data are set for training, and the remaining 30% are set for evaluation, randomly. Next, the machine learning model is trained using the pair sets for training, and at the end of each epoch of training, a training evaluation value is calculated using the pair sets for evaluation. The training evaluation value is, for example, the average value of a group of values obtained by evaluating the output when the input data constituting each pair is input to the machine learning model being trained, and the output data corresponding to the input data, using a loss function. Finally, the parameter set and the number of epochs when the training evaluation value is the smallest are determined as the parameter set and the number of epochs of the machine learning model. In this way, by dividing the pair sets constituting the teacher data into those for training and those for evaluation and determining the number of epochs, it is possible to prevent the machine learning model from overlearning the pair sets for training.
高画質化エンジンとは、入力された低画質画像を高画質化した高画質画像を出力するモジュールのことである。ここで、本明細書における高画質化とは、入力された画像を画像診断により適した画質の画像に変換することをいい、高画質画像とは、画像診断により適した画質の画像に変換された画像をいう。また、低画質画像とは、例えば、X線撮影、CT、MRI、OCT、PET、若しくはSPECT等により取得された二次元画像や三次元画像、又は連続撮影したCTの三次元動画像等の特に高画質になるような設定をされずに撮影されたものである。具体的には、低画質画像は、例えば、X線撮影装置やCTによる低線量での撮影や、造影剤を使用しないMRIによる撮影、OCTの短時間撮影等によって取得される画像、及び少ない撮影回数で取得されたOCTA画像等を含む。 The high-quality image engine is a module that outputs a high-quality image by improving the quality of an input low-quality image. In this specification, high-quality image refers to converting an input image into an image with a quality more suitable for image diagnosis, and a high-quality image refers to an image converted into an image with a quality more suitable for image diagnosis. In addition, a low-quality image is, for example, a two-dimensional image or a three-dimensional image acquired by X-ray photography, CT, MRI, OCT, PET, or SPECT, or a three-dimensional moving image of a CT taken continuously without being set to obtain a particularly high quality image. Specifically, low-quality images include, for example, images acquired by low-dose photography using an X-ray imaging device or CT, photography using an MRI without using a contrast agent, images acquired by short-time photography using OCT, and OCTA images acquired with a small number of photography sessions.
また、画像診断に適した画質の内容は、各種の画像診断で何を診断したいのかということに依存する。そのため一概には言えないが、例えば、画像診断に適した画質は、ノイズが少なかったり、高コントラストであったり、撮影対象を観察しやすい色や階調で示していたり、画像サイズが大きかったり、高解像度であったりする画質を含む。また、画像生成の過程で描画されてしまった実際には存在しないオブジェクトやグラデーションが画像から除去されているような画質を含むことができる。 The content of image quality suitable for image diagnosis depends on what is being diagnosed with various types of image diagnosis. Therefore, it is not possible to make a general statement, but for example, image quality suitable for image diagnosis includes image quality with little noise, high contrast, colors and gradations that make it easy to observe the subject, large image size, and high resolution. It can also include image quality in which non-existent objects and gradations that are drawn during the image generation process are removed from the image.
また、ノイズが少なかったり、高コントラストであったりする高画質画像を、OCTA等の画像の血管解析処理や、CTやOCT等の画像の領域セグメンテーション処理等の画像解析に利用すると、低画質画像を利用するよりも精度よく解析が行えることが多い。そのため、高画質化エンジンによって出力された高画質画像は、画像診断だけでなく、画像解析にも有用である場合がある。 In addition, when high-quality images with low noise and high contrast are used for image analysis such as vascular analysis processing of images such as OCTA, or area segmentation processing of images such as CT or OCT, the analysis can often be performed more accurately than when low-quality images are used. Therefore, high-quality images output by the image quality engine can be useful not only for image diagnosis, but also for image analysis.
下記の実施形態における高画質化手法を構成する画像処理手法では、ディープラーニング等の各種機械学習アルゴリズムを用いた処理を行う。なお、当該画像処理手法では、機械学習アルゴリズムを用いた処理に加えて、各種画像フィルタ処理、類似画像に対応する高画質画像のデータベースを用いたマッチング処理、及び知識ベース画像処理等の既存の任意の処理を行ってもよい。 The image processing method constituting the image quality improvement method in the following embodiment performs processing using various machine learning algorithms such as deep learning. Note that in addition to processing using machine learning algorithms, the image processing method may also perform any existing processing such as various image filter processing, matching processing using a database of high-quality images corresponding to similar images, and knowledge-based image processing.
特に、二次元画像を高画質化するCNNの構成例として、図1に示す構成がある。当該CNNの構成には、複数の畳み込み処理ブロック100群が含まれる。畳み込み処理ブロック100は、畳み込み(Convolution)層101と、バッチ正規化(Batch Normalization)層102と、正規化線形関数(Rectifier Linear Unit)を用いた活性化層103とを含む。また、当該CNNの構成には、合成(Merger)層104と、最後の畳み込み層105が含まれる。合成層104は、畳み込み処理ブロック100の出力値群と画像を構成する画素値群とを連結したり、加算したりして合成する。最後の畳み込み層105は、合成層104で合成された、高画質画像Im120を構成する画素値群を出力する。このような構成では、入力された画像Im110を構成する画素値群が畳み込み処理ブロック100群を経て出力された値群と、入力された画像Im110を構成する画素値群とが、合成層104で合成される。その後、合成された画素値群は最後の畳み込み層105で高画質画像Im120に成形される。 In particular, as an example of a CNN configuration for improving the image quality of a two-dimensional image, there is a configuration shown in FIG. 1. The configuration of the CNN includes a group of multiple convolution processing blocks 100. The convolution processing block 100 includes a convolution layer 101, a batch normalization layer 102, and an activation layer 103 using a normalized linear function (Rectifier Linear Unit). The configuration of the CNN also includes a merger layer 104 and a final convolution layer 105. The merger layer 104 merges the output value group of the convolution processing block 100 with the pixel value group constituting the image by connecting or adding them. The final convolution layer 105 outputs the pixel value group constituting the high-image-quality image Im120 merged in the merger layer 104. In this configuration, the pixel values constituting the input image Im110 are output through the convolution processing blocks 100, and the pixel values constituting the input image Im110 are synthesized in the synthesis layer 104. The synthesized pixel values are then shaped into a high-quality image Im120 in the final convolution layer 105.
なお、例えば、畳み込み処理ブロック100の数を16とし、畳み込み層101群のパラメータとして、フィルタのカーネルサイズを幅3画素、高さ3画素、フィルタの数を64とすることで、一定の高画質化の効果を得られる。しかしながら、実際には上記の機械学習モデルの説明において述べた通り、機械学習モデルの利用形態に応じた教師データを用いて、より良いパラメータ群を設定することができる。なお、三次元画像や四次元画像を処理する必要がある場合には、フィルタのカーネルサイズを三次元や四次元に拡張してもよい。 For example, a certain level of image quality improvement can be achieved by setting the number of convolution processing blocks 100 to 16, setting the parameters of the convolution layer 101 group to a filter kernel size of 3 pixels wide and 3 pixels high, and setting the number of filters to 64. However, in practice, as described in the above description of the machine learning model, a better parameter group can be set using training data according to the usage form of the machine learning model. If three-dimensional or four-dimensional images need to be processed, the filter kernel size may be expanded to three or four dimensions.
なお、CNNを用いた画像処理等、一部の画像処理手法を利用する場合には画像サイズについて注意する必要がある。具体的には、高画質画像の周辺部が十分に高画質化されない問題等の対策のため、入力する低画質画像と出力する高画質画像とで異なる画像サイズを要する場合があることに留意すべきである。 Note that when using some image processing methods, such as image processing using CNN, attention must be paid to image size. Specifically, it should be noted that in order to address issues such as the issue of the peripheral areas of a high-quality image not being of sufficient quality, different image sizes may be required for the input low-quality image and the output high-quality image.
明瞭な説明のため、後述の実施形態において明記はしないが、高画質化エンジンに入力される画像と出力される画像とで異なる画像サイズを要する高画質化エンジンを採用した場合には、適宜画像サイズを調整しているものとする。具体的には、機械学習モデルをトレーニングするための教師データに用いる画像や、高画質化エンジンに入力される画像といった入力画像に対して、パディングを行ったり、該入力画像の周辺の撮影領域を結合したりして、画像サイズを調整する。なお、パディングを行う領域は、効果的に高画質化できるように高画質化手法の特性に合わせて、一定の画素値で埋めたり、近傍画素値で埋めたり、ミラーパディングしたりする。 For the sake of clarity, this will not be specified in the embodiments described below, but when a high-image-quality engine is adopted that requires different image sizes for the image input to the high-image-quality engine and the image output, the image size is adjusted appropriately. Specifically, the image size is adjusted for input images, such as images used as teacher data for training a machine learning model or images input to the high-image-quality engine, by padding or combining the surrounding shooting area of the input image. Note that the area to be padded is filled with a fixed pixel value, filled with nearby pixel values, or mirror padded according to the characteristics of the high-image-quality technique so that the image quality can be effectively improved.
また、高画質化手法は、一つの画像処理手法だけで実施されることもあるし、二つ以上の画像処理手法を組み合わせて実施されることもある。また、複数の高画質化手法群を並列に実施し、複数の高画質画像群を生成した上で、最も高画質な高画質画像を最終的に高画質画像として選択することもある。なお、最も高画質な高画質画像の選択は、画質評価指数を用いて自動的行われてもよいし、任意の表示部等に備えられたユーザーインターフェースに複数の高画質画像群を表示して、検者(ユーザー)の指示に応じて行われてもよい。 The image quality improvement method may be implemented using only one image processing method, or may be implemented using a combination of two or more image processing methods. In addition, multiple image quality improvement methods may be implemented in parallel to generate multiple high-quality image groups, and the highest quality image may be selected as the final high-quality image. The highest quality image may be selected automatically using an image quality assessment index, or may be selected according to the examiner's (user's) instructions by displaying multiple high-quality image groups on a user interface provided on an arbitrary display unit, etc.
なお、高画質化していない入力画像の方が、画像診断に適している場合もあるので、最終的な画像の選択の対象には入力画像を加えてよい。また、高画質化エンジンに対して、低画質画像とともにパラメータを入力してもよい。高画質化エンジンに対して、入力画像とともに、例えば、高画質化を行う程度を指定するパラメータや、画像処理手法に用いられる画像フィルタサイズを指定するパラメータを入力してもよい。 In some cases, an input image that has not been enhanced in image quality may be more suitable for image diagnosis, so the input image may be included in the final image selection. Parameters may also be input to the image enhancement engine along with the low-image quality image. For example, parameters specifying the degree of image enhancement or parameters specifying the image filter size used in the image processing method may be input to the image enhancement engine along with the input image.
撮影箇所推定エンジンとは、入力された画像の撮影部位や撮影領域を推定するモジュールのことである。撮影箇所推定エンジンは、入力された画像に描画されている撮影部位や撮影領域がどこであるか、又は必要な詳細レベルの撮影部位ラベルや撮影領域ラベル毎に、該撮影部位や撮影領域である確率を出力することができる。 The shooting location estimation engine is a module that estimates the shooting part and shooting area of the input image. The shooting location estimation engine can output the location of the shooting part and shooting area depicted in the input image, or the probability that it is the shooting part or shooting area for each shooting part label or shooting area label of the required level of detail.
撮影部位や撮影領域は、撮影装置によっては撮影条件として保存していない、又は撮影装置が取得できず保存できていない場合がある。また、撮影部位や撮影領域が保存されていても、必要な詳細レベルの撮影部位や撮影領域が保存されていない場合もある。例えば、撮影部位として“後眼部”と保存されているだけで、詳細には“黄斑部”なのか、“視神経乳頭部”なのか、又は、“黄斑部及び視神経乳頭部”なのか、“その他”なのかが分からないことがある。また、別の例では、撮影部位として“乳房”と保存されているだけで、詳細には“右乳房”なのか、“左乳房”なのか、又は、“両方”なのかが分からないことがある。そのため、撮影箇所推定エンジンを用いることで、これらの場合に入力画像の撮影部位や撮影領域を推定することができる。 Depending on the imaging device, the imaging part and imaging area may not be saved as imaging conditions, or may not be acquired by the imaging device and saved. Even if the imaging part and imaging area are saved, the imaging part and imaging area may not be saved at the required level of detail. For example, the imaging part may only be saved as "posterior segment," but it is not clear whether it is the "macular area," "optic disc," "macular area and optic disc," or "other." In another example, the imaging part may only be saved as "breast," but it is not clear whether it is the "right breast," "left breast," or "both." Therefore, by using an imaging location estimation engine, it is possible to estimate the imaging part and imaging area of the input image in these cases.
撮影箇所推定エンジンの推定手法を構成する画像及びデータ処理手法では、ディープラーニング等の各種機械学習アルゴリズムを用いた処理を行う。なお、当該画像及びデータ処理手法では、機械学習アルゴリズムを用いた処理に加えて又は代えて、自然言語処理、類似画像及び類似データのデータベースを用いたマッチング処理、知識ベース処理等の既存の任意の推定処理を行ってもよい。なお、機械学習アルゴリズムを用いて構築した機械学習モデルをトレーニングする教師データは、撮影部位や撮影領域のラベルが付けられた画像とすることができる。この場合には、教師データの画像を入力データ、撮影部位や撮影領域のラベルを出力データとする。 The image and data processing method constituting the estimation method of the imaging location estimation engine performs processing using various machine learning algorithms such as deep learning. Note that the image and data processing method may perform any existing estimation processing such as natural language processing, matching processing using a database of similar images and similar data, knowledge-based processing, etc. in addition to or instead of processing using a machine learning algorithm. Note that the teacher data used to train the machine learning model constructed using the machine learning algorithm can be images labeled with the imaging site and imaging area. In this case, the images of the teacher data are used as input data, and the labels of the imaging site and imaging area are used as output data.
特に、二次元画像の撮影箇所を推定するCNNの構成例として、図2に示す構成がある。当該CNNの構成には、畳み込み層201とバッチ正規化層202と正規化線形関数を用いた活性化層203とで構成された複数の畳み込み処理ブロック200群が含まれる。また、当該CNNの構成には、最後の畳み込み層204と、全結合(Full Connection)層205と、出力層206が含まれる。全結合層205は畳み込み処理ブロック200の出力値群を全結合する。また、出力層206は、Softmax関数を利用して、入力画像Im210に対する、想定される撮影部位ラベル毎の確率を推定結果(Result)207として出力する。このような構成では、例えば、入力画像Im210が“黄斑部”を撮影した画像であれば、“黄斑部に対応する撮影部位ラベルについて最も高い確率が出力される。 In particular, as an example of a CNN configuration that estimates the shooting location of a two-dimensional image, there is a configuration shown in FIG. 2. The CNN configuration includes a group of multiple convolution processing blocks 200, each of which is composed of a convolution layer 201, a batch normalization layer 202, and an activation layer 203 using a normalized linear function. The CNN configuration also includes a final convolution layer 204, a fully connected layer 205, and an output layer 206. The fully connected layer 205 fully connects the output value groups of the convolution processing blocks 200. The output layer 206 also uses a Softmax function to output the probability of each expected shooting part label for the input image Im210 as an estimation result (Result) 207. In this configuration, for example, if the input image Im210 is an image of the "macular region", the highest probability is output for the shooting part label corresponding to the "macular region.
なお、例えば、畳み込み処理ブロック200の数を16、畳み込み層201群のパラメータとして、フィルタのカーネルサイズを幅3画素、高さ3画素、フィルタの数を64とすることで、一定の精度で撮影部位を推定することができる。しかしながら、実際には上記の機械学習モデルの説明において述べた通り、機械学習モデルの利用形態に応じた教師データを用いて、より良いパラメータ群を設定することができる。なお、三次元画像や四次元画像を処理する必要がある場合には、フィルタのカーネルサイズを三次元や四次元に拡張してもよい。なお、推定手法は、一つの画像及びデータ処理手法だけで実施されることもあるし、二つ以上の画像及びデータ処理手法を組み合わせて実施されることもある。 For example, the imaging site can be estimated with a certain degree of accuracy by setting the number of convolution processing blocks 200 to 16, the parameters of the convolution layer 201 group to a filter kernel size of 3 pixels wide and 3 pixels high, and the number of filters to 64. However, in practice, as described in the above description of the machine learning model, a better parameter group can be set using training data according to the usage form of the machine learning model. If it is necessary to process three-dimensional or four-dimensional images, the filter kernel size may be expanded to three or four dimensions. The estimation method may be implemented using only one image and data processing method, or may be implemented using a combination of two or more image and data processing methods.
画質評価エンジンとは、入力された画像に対する画質評価指数を出力するモジュールのことである。画質評価指数を算出する画質評価処理手法では、ディープラーニング等の各種機械学習アルゴリズムを用いた処理を行う。なお、当該画質評価処理手法では、画像ノイズ計測アルゴリズム、及び類似画像や基底画像に対応する画質評価指数のデータベースを用いたマッチング処理等の既存の任意の評価処理を行ってもよい。なお、これらの評価処理は、機械学習アルゴリズムを用いた処理に加えて又は代えて行われてよい。 The image quality assessment engine is a module that outputs an image quality assessment index for an input image. The image quality assessment processing method for calculating the image quality assessment index performs processing using various machine learning algorithms such as deep learning. Note that the image quality assessment processing method may perform any existing evaluation processing such as an image noise measurement algorithm and a matching process using a database of image quality assessment indices corresponding to similar images and base images. Note that these evaluation processes may be performed in addition to or instead of processing using a machine learning algorithm.
例えば、画質評価指数は機械学習アルゴリズムを用いて構築した機械学習モデルより得ることができる。この場合、機械学習モデルをトレーニングする教師データを構成するペアの入力データは、事前に様々な撮影条件によって撮影された低画質画像群と高画質画像群とで構成される画像群である。また、機械学習モデルをトレーニングする教師データを構成するペアの出力データは、例えば、画像診断を行う検者が入力データの画像群のそれぞれについて設定した画質評価指数群である。 For example, the image quality assessment index can be obtained from a machine learning model constructed using a machine learning algorithm. In this case, the pair of input data constituting the teacher data for training the machine learning model is a group of images consisting of a group of low-quality images and a group of high-quality images captured in advance under various shooting conditions. In addition, the pair of output data constituting the teacher data for training the machine learning model is, for example, a group of image quality assessment indices set for each of the image groups of the input data by an examiner performing image diagnosis.
本発明の説明における真贋評価エンジンとは、入力された画像の描画を評価して、対象の撮影装置によって撮影され取得された画像か否かを、ある程度の精度で評価するモジュールである。真贋評価処理手法では、ディープラーニング等の各種機械学習アルゴリズムを用いた処理を行う。なお、真贋評価処理手法では、機械学習アルゴリズムを用いた処理に加えて又は代えて、知識ベース処理等の既存の任意の評価処理を行ってもよい。 The authenticity evaluation engine in the description of this invention is a module that evaluates the rendering of an input image and evaluates with a certain degree of accuracy whether the image was captured and acquired by the target imaging device. The authenticity evaluation processing method performs processing using various machine learning algorithms such as deep learning. Note that the authenticity evaluation processing method may perform any existing evaluation processing such as knowledge-based processing in addition to or instead of processing using machine learning algorithms.
例えば、真贋評価処理は機械学習アルゴリズムを用いて構築した機械学習モデルにより実施することができる。まず、機械学習モデルの教師データについて説明する。教師データには、事前に様々な撮影条件によって撮影された高画質画像群と対象の撮影装置によって撮影され取得されたことを表すラベル(以下、真作ラベル)とのペア群が含まれる。また、教師データには、高画質化エンジン(第1レベルの高画質化エンジン)に低画質画像を入力して生成した高画質画像群と対象の撮影装置によって撮影され取得されていないことを表すラベル(以下、贋作ラベル)とのペア群が含まれる。このような教師データを用いてトレーニングした機械学習モデルは、第1レベルの高画質化エンジンが生成する高画質画像が入力されると贋作ラベルを出力する。 For example, the authenticity evaluation process can be performed by a machine learning model constructed using a machine learning algorithm. First, the training data of the machine learning model will be described. The training data includes a pair group of high-quality images captured in advance under various shooting conditions and a label (hereinafter, genuine label) indicating that the images were captured and acquired by the target imaging device. The training data also includes a pair group of high-quality images generated by inputting low-quality images to an image quality improvement engine (first level image quality improvement engine) and a label (hereinafter, counterfeit label) indicating that the images were not captured and acquired by the target imaging device. A machine learning model trained using such training data outputs a counterfeit label when a high-quality image generated by the first level image quality improvement engine is input.
特に、二次元画像の真贋評価処理を行うCNNの構成例として、図3に示す構成がある。当該CNNの構成には、畳み込み層301と、バッチ正規化層302と、正規化線形関数を用いた活性化層303とで構成された複数の畳み込み処理ブロック300群が含まれる。また、当該CNNの構成には、最後の畳み込み層304と、全結合層305と、出力層306が含まれる。全結合層305は、畳み込み処理ブロック300の出力値群を全結合する。また、出力層306は、Sigmoid関数を利用して、入力画像Im310に対して、真作ラベルを表す1の値(真)又は贋作ラベルを表す0の値(偽)を、真贋評価処理の結果(Result)307として出力する。 In particular, FIG. 3 shows an example of a CNN configuration for performing authenticity evaluation processing of two-dimensional images. The CNN configuration includes a group of multiple convolution processing blocks 300, each of which is composed of a convolution layer 301, a batch normalization layer 302, and an activation layer 303 using a normalized linear function. The CNN configuration also includes a final convolution layer 304, a fully connected layer 305, and an output layer 306. The fully connected layer 305 fully connects the output value groups of the convolution processing blocks 300. The output layer 306 also uses a sigmoid function to output a value of 1 (true) representing an authentic label or a value of 0 (false) representing a counterfeit label as the result (Result) 307 of the authenticity evaluation processing for the input image Im 310.
なお、畳み込み処理ブロック300の数を16、畳み込み層301群のパラメータとして、フィルタのカーネルサイズを幅3画素、高さ3画素、フィルタの数を64とすることで、一定の精度で正しい真贋評価処理の結果を得られる。しかしながら、実際には上記の機械学習モデルの説明において述べた通り、機械学習モデルの利用形態に応じた教師データを用いて、より良いパラメータ群を設定することができる。なお、三次元画像や四次元画像を処理する必要がある場合には、フィルタのカーネルサイズを三次元や四次元に拡張してもよい。 Note that by setting the number of convolution processing blocks 300 to 16, the parameters of the convolution layer 301 group to a filter kernel size of 3 pixels wide and 3 pixels high, and the number of filters to 64, it is possible to obtain accurate authenticity evaluation results with a certain degree of precision. However, as described in the above explanation of the machine learning model, in practice, a better parameter group can be set using training data according to the usage form of the machine learning model. Note that when three-dimensional or four-dimensional images need to be processed, the filter kernel size may be expanded to three or four dimensions.
真贋評価エンジンは、第1レベルの高画質化エンジンよりも高度に高画質化する高画質化エンジン(第2レベルの高画質化エンジン)が生成する高画質画像が入力されると真作ラベルを出力することがある。つまり、真贋評価エンジンは入力された画像に対し、確実に撮影装置によって撮影され取得された画像か否かを評価できるわけではないが、撮影装置によって撮影され取得された画像らしさを持つ画像か否かを評価できる。この特性を利用して、真贋評価エンジンに高画質化エンジンが生成した高画質画像を入力することで、高画質化エンジンが生成した高画質画像が十分に高画質化されているか否かを評価できる。 The authenticity evaluation engine may output an authenticity label when a high-quality image generated by a high-quality engine (second-level image quality engine) that provides higher image quality than the first-level image quality engine is input. In other words, the authenticity evaluation engine cannot reliably evaluate whether an input image is an image that was captured and acquired by a camera device, but it can evaluate whether the image has the resemblance of an image that was captured and acquired by a camera device. By utilizing this characteristic, a high-quality image generated by a high-quality engine can be input to the authenticity evaluation engine, making it possible to evaluate whether the high-quality image generated by the high-quality engine has been sufficiently enhanced.
また、高画質化エンジンの機械学習モデルと真贋評価エンジンの機械学習モデルとを協調させてトレーニングすることによって、双方のエンジンの効率や精度を向上させてもよい。この場合には、まず、高画質化エンジンが生成する高画質画像を真贋評価エンジンに評価させると真作ラベルが出力されるように、該高画質化エンジンの機械学習モデルをトレーニングする。また、並行して、高画質化エンジンが生成する画像を真贋評価エンジンに評価させると贋作ラベルを出力するように、該真贋評価エンジンの機械学習モデルをトレーニングさせる。さらに、並行して、撮影装置によって取得された画像を真贋評価エンジンに評価させると真作ラベルを出力するように、該真贋評価エンジンの機械学習モデルをトレーニングさせる。これによって、高画質化エンジンと真贋評価エンジンの効率や精度が向上する。 The efficiency and accuracy of both engines may be improved by training the machine learning model of the image quality improvement engine and the machine learning model of the authenticity evaluation engine in cooperation with each other. In this case, first, the machine learning model of the image quality improvement engine is trained so that when the authenticity evaluation engine evaluates a high-quality image generated by the image quality improvement engine, an authenticity label is output. In parallel, the machine learning model of the authenticity evaluation engine is trained so that when the authenticity evaluation engine evaluates an image generated by the image quality improvement engine, an authenticity label is output. In parallel, the machine learning model of the authenticity evaluation engine is trained so that when the authenticity evaluation engine evaluates an image acquired by a photographing device, an authenticity label is output. This improves the efficiency and accuracy of the image quality improvement engine and the authenticity evaluation engine.
<第1の実施形態>
以下、図4及び5を参照して、第1の実施形態による医用画像処理装置について説明する。図4は、本実施形態に係る画像処理装置の概略的な構成の一例を示す。
First Embodiment
The medical image processing apparatus according to the first embodiment will be described below with reference to Figures 4 and 5. Figure 4 shows an example of a schematic configuration of the image processing apparatus according to this embodiment.
画像処理装置400は、撮影装置10及び表示部20に、回路やネットワークを介して接続されている。また、撮影装置10及び表示部20が直接接続されていてもよい。なお、これらの装置は本実施形態では別個の装置とされているが、これらの装置の一部又は全部を一体的に構成してもよい。また、これらの装置は、他の任意の装置と回路やネットワークを介して接続されてもよいし、他の任意の装置と一体的に構成されてもよい。 The image processing device 400 is connected to the image capture device 10 and the display unit 20 via a circuit or a network. The image capture device 10 and the display unit 20 may also be directly connected. Note that although these devices are separate devices in this embodiment, some or all of these devices may be configured as an integrated device. Furthermore, these devices may be connected to any other device via a circuit or a network, or may be configured as an integrated device with any other device.
画像処理装置400には、取得部401と、撮影条件取得部402と、高画質化可否判定部403と、高画質化部404と、出力部405(表示制御部)とが設けられている。なお、画像処理装置400は、これら構成要素のうちの一部が設けられた複数の装置で構成されてもよい。取得部401は、撮影装置10や他の装置から各種データや画像を取得したり、不図示の入力装置を介して検者からの入力を取得したりすることができる。なお、入力装置としては、マウス、キーボード、タッチパネル及びその他任意の入力装置を採用してよい。また、表示部20をタッチパネルディスプレイとして構成してもよい。 The image processing device 400 is provided with an acquisition unit 401, an imaging condition acquisition unit 402, an image quality improvement possibility determination unit 403, an image quality improvement unit 404, and an output unit 405 (display control unit). The image processing device 400 may be composed of multiple devices in which some of these components are provided. The acquisition unit 401 can acquire various data and images from the imaging device 10 or other devices, and can acquire input from the examiner via an input device (not shown). The input device may be a mouse, a keyboard, a touch panel, or any other arbitrary input device. The display unit 20 may also be configured as a touch panel display.
撮影条件取得部402は、取得部401が取得した医用画像(入力画像)の撮影条件を取得する。具体的には、医用画像のデータ形式に応じて、医用画像を構成するデータ構造に保存された撮影条件群を取得する。なお、医用画像に撮影条件が保存されていない場合には、取得部401を介して、撮影装置10や画像管理システムから撮影条件群を含む撮影情報群を取得することができる。 The imaging condition acquisition unit 402 acquires the imaging conditions of the medical image (input image) acquired by the acquisition unit 401. Specifically, the imaging condition group stored in the data structure constituting the medical image is acquired according to the data format of the medical image. Note that if the imaging conditions are not stored in the medical image, it is possible to acquire an imaging information group including the imaging condition group from the imaging device 10 or the image management system via the acquisition unit 401.
高画質化可否判定部403は、撮影条件取得部402によって取得された撮影条件群を用いて高画質化部404によって医用画像が対処可能であるか否かを判定する。高画質化部404は、対処可能である医用画像について高画質化を行い、画像診断に適した高画質画像を生成する。出力部405は、高画質化部404が生成した高画質画像や入力画像、各種情報等を表示部20に表示させる。また、出力部405は、生成された高画質画像等を画像処理装置400に接続される記憶装置に記憶させてもよい。 The image quality improvement possibility determination unit 403 determines whether the medical image can be handled by the image quality improvement unit 404 using the group of shooting conditions acquired by the shooting condition acquisition unit 402. The image quality improvement unit 404 improves the image quality of the medical image that can be handled, and generates a high-quality image suitable for image diagnosis. The output unit 405 displays the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404, the input image, various information, etc. on the display unit 20. The output unit 405 may also store the generated high-quality image, etc. in a storage device connected to the image processing device 400.
次に、高画質化部404について詳細に説明する。高画質化部404には高画質化エンジンが備えられている。本実施形態に係る高画質化エンジンの備える高画質化手法では、機械学習アルゴリズムを用いた処理を行う。 Next, the image quality improvement unit 404 will be described in detail. The image quality improvement unit 404 is equipped with an image quality improvement engine. The image quality improvement method equipped with the image quality improvement engine according to this embodiment performs processing using a machine learning algorithm.
本実施形態では、機械学習アルゴリズムに係る機械学習モデルのトレーニングに、処理対象として想定される特定の撮影条件を持つ低画質画像である入力データと、入力データに対応する高画質画像である出力データのペア群で構成された教師データを用いる。なお、特定の撮影条件には、具体的には、予め決定された撮影部位、撮影方式、撮影画角、及び画像サイズ等が含まれる。 In this embodiment, training of a machine learning model related to a machine learning algorithm uses teacher data consisting of a pair group of input data, which is a low-quality image having specific shooting conditions assumed to be processed, and output data, which is a high-quality image corresponding to the input data. The specific shooting conditions specifically include a predetermined shooting part, shooting method, shooting angle of view, image size, etc.
本実施形態において、教師データの入力データは、撮影装置10と同じ機種、撮影装置10と同じ設定により取得された低画質画像である。また、教師データの出力データは、撮影装置10と同じ機種が備える設定や画像処理により取得された高画質画像である。具体的には、出力データは、例えば、複数回撮影することにより取得した画像(元画像)群に対して加算平均等の重ね合わせ処理を行うことにより得られる高画質画像(重ね合わせ画像)である。 In this embodiment, the input data of the teacher data is a low-quality image acquired using the same model and settings as the image capture device 10. The output data of the teacher data is a high-quality image acquired using settings and image processing provided in the same model as the image capture device 10. Specifically, the output data is, for example, a high-quality image (superimposed image) obtained by performing superimposition processing such as averaging on a group of images (original images) acquired by capturing images multiple times.
重ね合わせ処理を行った重ね合わせ画像は、元画像群で共通して描出された画素が強調されるため、画像診断に適した高画質画像になる。この場合には、生成される高画質画像は、共通して描出された画素が強調された結果、低輝度領域と高輝度領域との違いがはっきりした高コントラストな画像になる。また、例えば、重ね合わせ画像では、撮影毎に発生するランダムノイズが低減されたり、ある時点の元画像ではうまく描出されなかった領域が他の元画像群によって補間されたりすることができる。 The overlaid image created by the overlay process emphasizes pixels that are commonly depicted in the original images, resulting in a high-quality image suitable for image diagnosis. In this case, the high-quality image generated is a high-contrast image with a clear distinction between low-brightness and high-brightness areas, as a result of emphasizing the commonly depicted pixels. In addition, for example, in the overlaid image, random noise that occurs with each capture can be reduced, and areas that were not well depicted in the original images at a certain point in time can be interpolated using other original images.
なお、元画像群のそれぞれを入力データ、対応する重ね合わせ画像を出力データとすることで、複数のペア群を生成することができる。例えば、15の元画像群から1の重ね合わせ画像を得る場合、元画像群のうちの一つ目の元画像と重ね合わせ画像とのペア、元画像群のうちの二つ目の元画像と重ね合わせ画像とのペアを生成することができる。このように、15の元画像群から1の重ね合わせ画像を得る場合には、元画像群のうちの一つの画像と重ね合わせ画像による15のペア群が生成可能である。 Note that multiple pair groups can be generated by using each of the original image groups as input data and the corresponding overlaid images as output data. For example, when obtaining one overlaid image from a group of 15 original images, a pair of the first original image in the original image group and an overlaid image, and a pair of the second original image in the original image group and an overlaid image can be generated. In this way, when obtaining one overlaid image from a group of 15 original images, 15 pair groups can be generated by using one image in the original image group and an overlaid image.
また、機械学習モデルの入力データを複数の画像で構成する必要がある場合には、元画像群から必要な数の元画像群を選択し、入力データとすることができる。例えば、15の元画像群から1の重ね合わせ画像を得る場合において、機械学習モデルの入力データとして2の画像が必要であれば、105(15C2=105)のペア群を生成可能である。 In addition, when the input data for a machine learning model needs to be composed of multiple images, the required number of original image groups can be selected from the original image group and used as input data. For example, when obtaining one overlaid image from a group of 15 original images, if two images are required as input data for the machine learning model, 105 (15C2=105) pair groups can be generated.
なお、教師データを構成するペア群のうち、高画質化に寄与しないペアは教師データから取り除くことができる。例えば、教師データのペアを構成する出力データである高画質画像が画像診断に適さない画質である場合には、当該教師データを用いて学習した高画質化エンジンが出力する画像も画像診断に適さない画質になってしまう可能性がある。そのため、出力データが画像診断に適さない画質であるペアを教師データから取り除くことで、高画質化エンジンが画像診断に適さない画質の画像を生成する可能性を低減させることができる。 Note that, among the pairs that make up the training data, pairs that do not contribute to high image quality can be removed from the training data. For example, if the high-image-quality image that is the output data that makes up a pair of training data has image quality that is unsuitable for image diagnosis, the image output by the image quality improvement engine that has learned using the training data may also have image quality that is unsuitable for image diagnosis. Therefore, by removing pairs whose output data has image quality that is unsuitable for image diagnosis from the training data, the possibility that the image quality improvement engine will generate an image with image quality that is unsuitable for image diagnosis can be reduced.
また、ペアである画像群の平均輝度や輝度分布が大きく異なる場合には、当該教師データを用いて学習した高画質化エンジンが、低画質画像と大きく異なる輝度分布を持つ画像診断に適さない画像を出力する可能性がある。このため、平均輝度や輝度分布が大きく異なる入力データと出力データのペアを教師データから取り除くこともできる。 In addition, if the average luminance or luminance distribution of a pair of images differs significantly, the image quality improvement engine that has trained using the training data may output an image that is not suitable for image diagnosis, with a luminance distribution that differs significantly from that of the low-quality image. For this reason, it is possible to remove from the training data pairs of input data and output data that differ significantly in average luminance or luminance distribution.
さらに、ペアである画像群に描画される撮影対象の構造や位置が大きく異なる場合には、当該教師データを用いて学習した高画質化エンジンが、低画質画像と大きく異なる構造や位置に撮影対象を描画した画像診断に適さない画像を出力する可能性がある。このため、描画される撮影対象の構造や位置が大きく異なる入力データと出力データのペアを教師データから取り除くこともできる。また、高画質化エンジンについて、品質保持の観点から、自身が出力する高画質画像を教師データとして用いないように構成することができる。 Furthermore, if the structure or position of the subject depicted in the paired images differs significantly, the image quality improvement engine that has learned using the training data may output an image that is not suitable for image diagnosis, in which the subject is depicted in a structure or position that differs significantly from that of the low-quality image. For this reason, it is possible to remove from the training data pairs of input data and output data in which the structure or position of the depicted subject differs significantly. Furthermore, from the perspective of maintaining quality, the image quality improvement engine can be configured not to use the high-quality images it outputs as training data.
このように機械学習を行った高画質化エンジンを用いることで、高画質化部404は、一回の撮影で取得された医用画像が入力された場合に、重ね合わせ処理によって高コントラスト化やノイズ低減等が行われたような高画質画像を出力することができる。このため、高画質化部404は、入力画像である低画質画像に基づいて、画像診断に適した高画質画像を生成することができる。 By using an image quality improvement engine that has performed machine learning in this way, when a medical image acquired in a single shot is input, the image quality improvement unit 404 can output a high-image quality image in which contrast has been increased and noise has been reduced by overlay processing. Therefore, the image quality improvement unit 404 can generate a high-image quality image suitable for image diagnosis based on a low-image quality image that is the input image.
次に、図5のフロー図を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図5は本実施形態に係る一連の画像処理のフロー図である。まず、本実施形態に係る一連の画像処理が開始されると、処理はステップS510に移行する。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to the flow diagram in FIG. 5. FIG. 5 is a flow diagram of a series of image processing steps according to this embodiment. First, when a series of image processing steps according to this embodiment is started, the process proceeds to step S510.
ステップS510では、取得部401が、回路やネットワークを介して接続された撮影装置10から、撮影装置10が撮影した画像を入力画像として取得する。なお、取得部401は、撮影装置10からの要求に応じて、入力画像を取得してもよい。このような要求は、例えば、撮影装置10が画像を生成した時、撮影装置10が生成した画像を撮影装置10が備える記録装置に保存する前や保存した後、保存された画像を表示部20に表示する時、画像解析処理に高画質画像を利用する時等に発行されてよい。 In step S510, the acquisition unit 401 acquires an image captured by the imaging device 10 as an input image from the imaging device 10 connected via a circuit or network. The acquisition unit 401 may acquire the input image in response to a request from the imaging device 10. Such a request may be issued, for example, when the imaging device 10 generates an image, before or after the image generated by the imaging device 10 is saved in a recording device provided in the imaging device 10, when the saved image is displayed on the display unit 20, when a high-quality image is used for image analysis processing, etc.
なお、取得部401は、撮影装置10から画像を生成するためのデータを取得し、画像処理装置400が当該データに基づいて生成した画像を入力画像として取得してもよい。この場合、画像処理装置400が各種画像を生成するための画像生成方法としては、既存の任意の画像生成方法を採用してよい。 The acquisition unit 401 may acquire data for generating an image from the imaging device 10, and acquire an image generated by the image processing device 400 based on the data as an input image. In this case, any existing image generation method may be adopted as the image generation method for the image processing device 400 to generate various images.
ステップS520では、撮影条件取得部402が、入力画像の撮影条件群を取得する。具体的には、入力画像のデータ形式に応じて、入力画像を構成するデータ構造に保存された撮影条件群を取得する。なお、上述のように、入力画像に撮影条件が保存されていない場合には、撮影条件取得部402は、撮影装置10や不図示の画像管理システムから撮影条件群を含む撮影情報群を取得することができる。 In step S520, the shooting condition acquisition unit 402 acquires a group of shooting conditions for the input image. Specifically, the shooting condition group stored in the data structure constituting the input image is acquired according to the data format of the input image. Note that, as described above, if the shooting conditions are not stored in the input image, the shooting condition acquisition unit 402 can acquire a group of shooting information including the group of shooting conditions from the shooting device 10 or an image management system (not shown).
ステップS530においては、高画質化可否判定部403が、取得された撮影条件群を用いて、高画質化部404に備える高画質化エンジンによって入力画像を高画質化可能であるか否かを判定する。具体的には、高画質化可否判定部403は、入力画像の撮影部位、撮影方式、撮影画角、及び画像サイズが、高画質化エンジンによって対処可能な条件と一致するか否かを判定する。 In step S530, the image quality improvement possibility determination unit 403 uses the acquired group of shooting conditions to determine whether the input image can be improved in image quality by the image quality improvement engine provided in the image quality improvement unit 404. Specifically, the image quality improvement possibility determination unit 403 determines whether the shooting part, shooting method, shooting angle of view, and image size of the input image match the conditions that can be handled by the image quality improvement engine.
高画質化可否判定部403が、すべての撮影条件を判定し、対処可能と判定された場合には、処理はステップS540に移行する。一方、高画質化可否判定部403が、これら撮影条件に基づいて、高画質化エンジンが入力画像を対処不可能であると判定した場合には、処理はステップS550に移行する。 When the image quality improvement feasibility determination unit 403 has determined that all of the shooting conditions are manageable, the process proceeds to step S540. On the other hand, when the image quality improvement feasibility determination unit 403 has determined that the image quality improvement engine cannot handle the input image based on these shooting conditions, the process proceeds to step S550.
なお、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、撮影部位、撮影方式、撮影画角、及び画像サイズのうちの一部に基づいて入力画像が処理不可能であると判定されたとしても、ステップS540における高画質化処理が実施されてもよい。例えば、高画質化エンジンが、被検者のいずれの撮影部位に対しても網羅的に対応可能であると想定され、入力データに未知の撮影部位が含まれていたとしても対処可能であるように実装されている場合等には、このような処理を行ってもよい。また、高画質化可否判定部403は、所望の構成に応じて、入力画像の撮影部位、撮影方式、撮影画角、及び画像サイズのうちの少なくとも一つが高画質化エンジンによって対処可能な条件と一致するか否かを判定してもよい。 Depending on the settings and implementation of the image processing device 400, the image quality improvement process in step S540 may be performed even if it is determined that the input image cannot be processed based on some of the imaging part, imaging method, imaging angle of view, and image size. For example, such processing may be performed when the image quality improvement engine is assumed to be comprehensively compatible with any imaging part of the subject and is implemented to be able to handle even unknown imaging parts included in the input data. Furthermore, the image quality improvement feasibility determination unit 403 may determine whether or not at least one of the imaging part, imaging method, imaging angle of view, and image size of the input image matches a condition that can be handled by the image quality improvement engine, depending on the desired configuration.
ステップS540においては、高画質化部404が、高画質化エンジンを用いて、入力画像を高画質化し、入力画像よりも画像診断に適した高画質画像を生成する。具体的には、高画質化部404は、入力画像を高画質化エンジンに入力し、高画質化された高画質画像を生成させる。高画質化エンジンは、教師データを用いて機械学習を行った機械学習モデルに基づいて、入力画像を用いて重ね合わせ処理を行ったような高画質画像を生成する。このため、高画質化エンジンは、入力画像よりも、ノイズ低減されたり、コントラスト強調されたりした高画質画像を生成することができる。 In step S540, the image quality improvement unit 404 uses the image quality improvement engine to improve the image quality of the input image and generate a high-image quality image that is more suitable for image diagnosis than the input image. Specifically, the image quality improvement unit 404 inputs the input image to the image quality improvement engine, which generates a high-image quality image with improved image quality. The image quality improvement engine generates a high-image quality image that is similar to an overlay process using the input image, based on a machine learning model that has performed machine learning using training data. Therefore, the image quality improvement engine can generate a high-image quality image with reduced noise and enhanced contrast compared to the input image.
なお、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、高画質化部404が、撮影条件群に応じて、高画質化エンジンに入力画像とともにパラメータを入力して、高画質化の程度等を調節してもよい。また、高画質化部404は、検者の入力に応じたパラメータを高画質化エンジンに入力画像とともに入力して高画質化の程度等を調整してもよい。 Depending on the settings and implementation of the image processing device 400, the image quality improvement unit 404 may input parameters to the image quality improvement engine together with the input image according to the group of shooting conditions to adjust the degree of image quality improvement, etc. Also, the image quality improvement unit 404 may input parameters according to the examiner's input to the image quality improvement engine together with the input image to adjust the degree of image quality improvement, etc.
ステップS550では、出力部405が、ステップS540において高画質画像が生成されていれば、高画質画像を出力して、表示部20に表示させる。一方、ステップS530において高画質化処理が不可能であるとされていた場合には、入力画像を出力し、表示部20に表示させる。なお、出力部405は、表示部20に出力画像を表示させるのに代えて、撮影装置10や他の装置に出力画像を表示させたり、記憶させたりしてもよい。また、出力部405は、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、出力画像を撮影装置10や他の装置が利用可能なように加工したり、画像管理システム等に送信可能なようにデータ形式を変換したりしてもよい。 In step S550, if a high-quality image was generated in step S540, the output unit 405 outputs the high-quality image and displays it on the display unit 20. On the other hand, if it is determined in step S530 that high-quality processing is not possible, the input image is output and displayed on the display unit 20. Note that instead of displaying the output image on the display unit 20, the output unit 405 may cause the image capture device 10 or another device to display or store the output image. Depending on the settings and implementation form of the image processing device 400, the output unit 405 may process the output image so that it can be used by the image capture device 10 or another device, or convert the data format so that it can be transmitted to an image management system, etc.
上記のように、本実施形態に係る画像処理装置400は、取得部401と、高画質化部404とを備える。取得部401は、被検者の所定部位の画像である入力画像(第1の画像)を取得する。高画質化部404は、機械学習エンジンを含む高画質化エンジンを用いて、入力画像から、入力画像と比べてノイズ低減及びコントラスト強調のうちの少なくとも一つがなされた高画質画像(第2の画像)を生成する。高画質化エンジンは、重ね合わせ処理により得られた画像を学習データとした機械学習エンジンを含む。 As described above, the image processing device 400 according to this embodiment includes an acquisition unit 401 and an image quality improvement unit 404. The acquisition unit 401 acquires an input image (first image) that is an image of a specific part of a subject. The image quality improvement unit 404 uses an image quality improvement engine including a machine learning engine to generate a high image quality image (second image) from the input image in which at least one of noise reduction and contrast enhancement has been performed compared to the input image. The image quality improvement engine includes a machine learning engine that uses the image obtained by the overlay process as learning data.
当該構成により、本実施形態に係る画像処理装置400は、入力画像から、ノイズが低減されていたり、コントラストが強調されていたりする高画質画像を出力することができる。このため、画像処理装置400は、より明瞭な画像や観察したい部位や病変が強調されている画像等の画像診断に適した画像を、従来と比べて、撮影者や被検者の侵襲性を高めたり、労力を増したりすることなく、より少ない代償で取得することができる。 With this configuration, the image processing device 400 according to this embodiment can output a high-quality image in which noise has been reduced and contrast has been enhanced from the input image. As a result, the image processing device 400 can obtain images suitable for image diagnosis, such as clearer images and images in which the area or lesion to be observed is emphasized, at a lower cost than in the past, without increasing the invasiveness or effort of the photographer or subject.
また、画像処理装置400は、入力画像に対して、高画質化エンジンを用いて高画質画像を生成できる否かを判定する高画質化可否判定部403を更に備える。高画質化可否判定部403は、入力画像の撮影部位、撮影方式、撮影画角、及び画像サイズの少なくとも一つに基づいて当該判定を行う。 The image processing device 400 further includes a high image quality determination unit 403 that determines whether a high image quality image can be generated for an input image using a high image quality engine. The high image quality determination unit 403 makes this determination based on at least one of the imaging part, imaging method, imaging angle of view, and image size of the input image.
当該構成により、本実施形態に係る画像処理装置400は、高画質化部404が処理できない入力画像を高画質化処理から省くことができ、画像処理装置400の処理負荷やエラーの発生を低減させることができる。 With this configuration, the image processing device 400 according to this embodiment can exclude input images that cannot be processed by the image quality improvement unit 404 from the image quality improvement process, thereby reducing the processing load on the image processing device 400 and the occurrence of errors.
なお、本実施形態においては、出力部405(表示制御部)は、生成された高画質画像を表示部20に表示させる構成としたが、出力部405の動作はこれに限られない。例えば、出力部405は、高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力することもできる。このため、高画質画像は、これらの装置のユーザーインターフェースに表示されたり、任意の記録装置に保存されたり、任意の画像解析に利用されたり、画像管理システムに送信されたりすることができる。 In this embodiment, the output unit 405 (display control unit) is configured to display the generated high-quality image on the display unit 20, but the operation of the output unit 405 is not limited to this. For example, the output unit 405 can also output the high-quality image to the imaging device 10 or other devices connected to the image processing device 400. Therefore, the high-quality image can be displayed on the user interface of these devices, saved in any recording device, used for any image analysis, or sent to an image management system.
本実施形態においては、高画質化可否判定部403が、高画質化エンジンによって高画質化可能な入力画像であるか否かを判定して、高画質化可能な入力画像であれば高画質化部404が高画質化を行った。これに対し、撮影装置10によって、高画質化可能な撮影条件でのみ撮影が行なわれる等の場合には、撮影装置10から取得した画像を無条件に高画質化してもよい。この場合には、図6に示すように、ステップS520とステップS530の処理を省き、ステップS510の次にステップS540を実施することができる。 In this embodiment, the image quality improvement possibility determination unit 403 determines whether the input image can be improved by the image quality improvement engine, and if the input image can be improved, the image quality improvement unit 404 improves the image quality. On the other hand, if the image capturing device 10 captures images only under shooting conditions that allow for high image quality improvement, the image obtained from the image capturing device 10 may be unconditionally improved in image quality. In this case, as shown in FIG. 6, the processes of steps S520 and S530 can be omitted, and step S540 can be performed after step S510.
なお、本実施形態においては、出力部405が、表示部20に高画質画像を表示させる構成とした。しかしながら、出力部405は、検者からの指示に応じて、高画質画像を表示部20に表示させてもよい。例えば、出力部405は、検者が表示部20のユーザーインターフェース上の任意のボタンを押すことに応じて、高画質画像を表示部20に表示させてもよい。この場合、出力部405は、入力画像と切り替えて高画質画像を表示させてもよいし、入力画像と並べて高画質画像を表示させてもよい。 In this embodiment, the output unit 405 is configured to display a high-quality image on the display unit 20. However, the output unit 405 may also display a high-quality image on the display unit 20 in response to an instruction from the examiner. For example, the output unit 405 may display a high-quality image on the display unit 20 in response to the examiner pressing an arbitrary button on the user interface of the display unit 20. In this case, the output unit 405 may display the high-quality image in switchover with the input image, or may display the high-quality image alongside the input image.
さらに、出力部405は、表示部20に高画質画像を表示させる際に、表示されている画像が機械学習アルゴリズムを用いた処理により生成された高画質画像であることを示す表示を高画質画像とともに表示させてもよい。この場合には、ユーザーは、当該表示によって、表示された高画質画像が撮影によって取得した画像そのものではないことが容易に識別できるため、誤診断を低減させたり、診断効率を向上させたりすることができる。なお、機械学習アルゴリズムを用いた処理により生成された高画質画像であることを示す表示は、入力画像と当該処理により生成された高画質画像とを識別可能な表示であればどのような態様のものでもよい。 Furthermore, when the output unit 405 displays a high-quality image on the display unit 20, the output unit 405 may display, together with the high-quality image, a display indicating that the displayed image is a high-quality image generated by processing using a machine learning algorithm. In this case, the display allows the user to easily identify that the displayed high-quality image is not the image itself obtained by shooting, thereby reducing misdiagnosis and improving diagnostic efficiency. Note that the display indicating that the high-quality image is generated by processing using a machine learning algorithm may be in any form as long as it allows the user to distinguish between the input image and the high-quality image generated by the processing.
また、出力部405は、機械学習アルゴリズムを用いた処理により生成された高画質画像であることを示す表示について、機械学習アルゴリズムがどのような教師データによって学習を行ったものであるかを示す表示を表示部20に表示させてもよい。当該表示としては、教師データの入力データと出力データの種類の説明や、入力データと出力データに含まれる撮影部位等の教師データに関する任意の表示を含んでよい。 The output unit 405 may also cause the display unit 20 to display, in addition to a display indicating that the image is a high-quality image generated by processing using a machine learning algorithm, a display indicating what kind of training data the machine learning algorithm used to learn. Such a display may include an explanation of the types of input data and output data of the training data, or any display regarding the training data, such as the imaging site included in the input data and output data.
本実施形態に係る高画質化エンジンでは、教師データの出力データとして、重ね合わせ画像を用いたが、教師データはこれに限られない。教師データの出力データとして、高画質画像を得る手段である、重ね合わせ処理や、後述する処理群、後述する撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことで得られる高画質画像を用いてもよい。 In the image quality improvement engine according to this embodiment, a superimposed image is used as output data for the teacher data, but the teacher data is not limited to this. As output data for the teacher data, a high-quality image obtained by performing at least one of a superimposition process, a group of processes described below, or a shooting method described below, which are means for obtaining a high-quality image, may be used.
例えば、教師データの出力データとして、元画像群に対して最大事後確率推定処理(MAP推定処理)を行うことで得られる高画質画像を用いてもよい。MAP推定処理では、複数の低画質画像における各画素値の確率密度から尤度関数を求め、求めた尤度関数を用いて真の信号値(画素値)を推定する。 For example, high-quality images obtained by performing maximum a posteriori probability estimation processing (MAP estimation processing) on a group of original images may be used as the output data of the training data. In the MAP estimation processing, a likelihood function is calculated from the probability density of each pixel value in multiple low-quality images, and the true signal value (pixel value) is estimated using the calculated likelihood function.
MAP推定処理により得られた高画質画像は、真の信号値に近い画素値に基づいて高コントラストな画像となる。また、推定される信号値は、確率密度に基づいて求められるため、MAP推定処理により得られた高画質画像では、ランダムに発生するノイズが低減される。このため、MAP推定処理により得られた高画質画像を教師データとして用いることで、高画質化エンジンは、入力画像から、ノイズが低減されたり、高コントラストとなったりした、画像診断に適した高画質画像を生成することができる。なお、教師データの入力データと出力データのペアの生成方法は、重ね合わせ画像を教師データとした場合と同様の方法で行われてよい。 The high-quality image obtained by the MAP estimation process is a high-contrast image based on pixel values close to the true signal value. In addition, since the estimated signal value is calculated based on probability density, randomly occurring noise is reduced in the high-quality image obtained by the MAP estimation process. Therefore, by using the high-quality image obtained by the MAP estimation process as training data, the image quality improvement engine can generate a high-quality image suitable for image diagnosis, with reduced noise and high contrast, from the input image. Note that the method for generating pairs of input data and output data for the training data may be the same as when an overlaid image is used as training data.
また、教師データの出力データとして、元画像に平滑化フィルタ処理を適用した高画質画像を用いてもよい。この場合には、高画質化エンジンは、入力画像から、ランダムノイズが低減された高画質画像を生成することができる。さらに、教師データの出力データとして、元画像に階調変換処理を適用した画像を用いてもよい。この場合には、高画質化エンジンは、入力画像から、コントラスト強調された高画質画像を生成することができる。なお、教師データの入力データと出力データのペアの生成方法は、重ね合わせ画像を教師データとした場合と同様の方法で行われてよい。 In addition, a high-quality image obtained by applying a smoothing filter process to the original image may be used as the output data of the training data. In this case, the image quality improvement engine can generate a high-quality image in which random noise has been reduced from the input image. Furthermore, an image obtained by applying a tone conversion process to the original image may be used as the output data of the training data. In this case, the image quality improvement engine can generate a high-quality image in which contrast has been enhanced from the input image. Note that the method of generating pairs of input data and output data of the training data may be the same as when an overlaid image is used as the training data.
なお、教師データの入力データは、撮影装置10と同じ画質傾向を持つ撮影装置から取得された画像でもよい。また、教師データの出力データは、逐次近似法等の高コストな処理によって得られた高画質画像であってもよいし、入力データに対応する被検者を、撮影装置10よりも高性能な撮影装置で撮影することで取得した高画質画像であってもよい。さらに、出力データは、ルールベースによるノイズ低減処理を行うことによって取得された高画質画像であってもよい。ここで、ノイズ低減処理は、例えば、低輝度領域内に現れた明らかにノイズである1画素のみの高輝度画素を、近傍の低輝度画素値の平均値に置き換える等の処理を含むことができる。このため、高画質化エンジンは、入力画像の撮影に用いられる撮影装置よりも高性能な撮影装置によって撮影された画像、又は入力画像の撮影工程よりも工数の多い撮影工程で取得された画像を学習データとしてもよい。 The input data of the teacher data may be an image obtained from a photographing device having the same image quality tendency as the photographing device 10. The output data of the teacher data may be a high-quality image obtained by a high-cost process such as successive approximation, or may be a high-quality image obtained by photographing a subject corresponding to the input data with a photographing device with higher performance than the photographing device 10. Furthermore, the output data may be a high-quality image obtained by performing a rule-based noise reduction process. Here, the noise reduction process may include, for example, a process of replacing a single high-luminance pixel that appears in a low-luminance area and is clearly noise with the average value of nearby low-luminance pixels. For this reason, the image quality improvement engine may use as learning data an image taken with a photographing device with higher performance than the photographing device used to take the input image, or an image taken in a photographing process with more steps than the photographing process of the input image.
なお、本実施形態の説明では省略したが、教師データの出力データとして用いられる、複数の画像から生成された高画質画像は、位置合わせ済みの複数の画像から生成されることができる。当該位置合わせ処理としては、例えば、複数の画像のうちの一つをテンプレートとして選択し、テンプレートの位置と角度を変えながらその他の画像との類似度を求め、テンプレートとの位置ずれ量を求め、位置ずれ量に基づいて各画像を補正してよい。また、その他の既存の任意の位置合わせ処理を行ってもよい。 Although not described in the present embodiment, a high-quality image generated from multiple images and used as output data for training data can be generated from multiple images that have already been aligned. The alignment process may involve, for example, selecting one of the multiple images as a template, determining the similarity with other images while changing the position and angle of the template, determining the amount of misalignment with the template, and correcting each image based on the amount of misalignment. Any other existing alignment process may also be performed.
なお、三次元画像を位置合わせする場合には、三次元画像を複数の二次元画像に分解し、二次元画像毎に位置合わせしたものを統合することで、三次元画像の位置合わせを行ってもよい。また、二次元画像を一次元画像に分解し、一次元画像毎に位置合わせしたものを統合することで、二次元画像の位置合わせを行ってもよい。なお、画像ではなく、画像を生成するためのデータに対して、これら位置合わせを行ってもよい。 When aligning a three-dimensional image, the three-dimensional image may be decomposed into multiple two-dimensional images, and the two-dimensional images may be aligned and integrated together to align the three-dimensional image. The two-dimensional image may be decomposed into one-dimensional images, and the two-dimensional images may be aligned together to align the two-dimensional image. The alignment may be performed on the data used to generate the images, rather than on the images themselves.
また、本実施形態では、高画質化可否判定部403が高画質化部404によって入力画像が対処可能であると判断したら、処理がステップS540に移行して、高画質化部404による高画質化処理が開始された。これに対し、出力部405が高画質化可否判定部403による判定結果を表示部20に表示させ、高画質化部404が検者からの指示に応じて高画質化処理を開始してもよい。この際、出力部405は、判定結果とともに、入力画像や入力画像について取得した撮影部位等の撮影条件を表示部20に表示させることができる。この場合には、検者によって判定結果が正しいか否かが判断された上で、高画質化処理が行われるため、誤判定に基づく高画質化処理を低減させることができる。 In addition, in this embodiment, when the image quality improvement possibility determination unit 403 determines that the input image can be handled by the image quality improvement unit 404, the process proceeds to step S540, and the image quality improvement process by the image quality improvement unit 404 is started. In response to this, the output unit 405 may display the determination result by the image quality improvement possibility determination unit 403 on the display unit 20, and the image quality improvement unit 404 may start the image quality improvement process in response to an instruction from the examiner. At this time, the output unit 405 may display the input image and the imaging conditions such as the imaging part acquired for the input image, together with the determination result, on the display unit 20. In this case, the image quality improvement process is performed after the examiner determines whether the determination result is correct or not, so that the image quality improvement process based on an erroneous determination can be reduced.
また、高画質化可否判定部403による判定を行わず、出力部405が入力画像や入力画像について取得した撮影部位等の撮影条件を表示部20に表示させ、高画質化部404が検者からの指示に応じて高画質化処理を開始してもよい。 In addition, instead of making a judgment by the image quality improvement possibility judgment unit 403, the output unit 405 may display the input image and the imaging conditions such as the imaging part acquired for the input image on the display unit 20, and the image quality improvement unit 404 may start the image quality improvement process in response to an instruction from the examiner.
<第2の実施形態>
次に、図4及び7を参照して、第2の実施形態に係る画像処理装置について説明する。第1の実施形態では、高画質化部404は、一つの高画質化エンジンを備えていた。これに対して、本実施形態では、高画質化部が、異なる教師データを用いて機械学習を行った複数の高画質化エンジンを備え、入力画像に対して複数の高画質画像を生成する。
Second Embodiment
Next, an image processing apparatus according to a second embodiment will be described with reference to Figures 4 and 7. In the first embodiment, the image quality improvement unit 404 includes one image quality improvement engine. In contrast, in this embodiment, the image quality improvement unit includes multiple image quality improvement engines that perform machine learning using different teacher data, and generates multiple high-image-quality images for an input image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る高画質化部404には、それぞれ異なる教師データを用いて機械学習が行われた二つ以上の高画質化エンジンが備えられている。ここで、本実施形態に係る教師データ群の作成方法について説明する。具体的には、まず、様々な撮影部位が撮影された、入力データとしての元画像と出力データとしての重ね合わせ画像のペア群を用意する。次に、撮影部位毎にペア群をグルーピングすることで、教師データ群を作成する。例えば、第1の撮影部位を撮影して取得されたペア群で構成される第1の教師データ、第2の撮影部位を撮影して取得されたペア群で構成される第2の教師データというように、教師データ群を作成する。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with two or more image quality improvement engines that have undergone machine learning using different training data. Here, a method for creating a training data group according to this embodiment will be described. Specifically, first, a group of pairs of original images as input data and superimposed images as output data, in which various imaging sites are imaged, is prepared. Next, the pair groups are grouped for each imaging site to create a training data group. For example, a training data group is created in such a way that a first training data group is made up of a pair group acquired by imaging a first imaging site, and a second training data group is made up of a pair group acquired by imaging a second imaging site.
その後、各教師データを用いて別々の高画質化エンジンに機械学習を行わせる。例えば、第1の教師データでトレーニングされた機械学習モデルに対応する第1の高画質化エンジン、第2の教師データでトレーニングされた機械学習モデルに対応する第2の高画質化エンジンというように高画質化エンジン群を用意する。 Then, separate image quality improvement engines are made to perform machine learning using each training data. For example, a group of image quality improvement engines is prepared, such as a first image quality improvement engine corresponding to a machine learning model trained with the first training data, and a second image quality improvement engine corresponding to a machine learning model trained with the second training data.
このような高画質化エンジンは、それぞれ対応する機械学習モデルのトレーニングに用いた教師データが異なるため、高画質化エンジンに入力される画像の撮影条件によって、入力画像を高画質化できる程度が異なる。具体的には、第1の高画質化エンジンは、第1の撮影部位を撮影して取得された入力画像に対しては高画質化の程度が高く、第2の撮影部位を撮影して取得された画像に対しては高画質化の程度が低い。同様に、第2の高画質化エンジンは、第2の撮影部位を撮影して取得された入力画像に対しては高画質化の程度が高く、第1の撮影部位を撮影して取得された画像に対しては高画質化の程度が低い。 Since each of these image quality improvement engines uses different teacher data to train the corresponding machine learning model, the degree to which the image quality of the input image can be improved varies depending on the shooting conditions of the image input to the image quality improvement engine. Specifically, the first image quality improvement engine provides a high degree of image quality improvement for the input image acquired by shooting the first shooting part, and a low degree of image quality improvement for the image acquired by shooting the second shooting part. Similarly, the second image quality improvement engine provides a high degree of image quality improvement for the input image acquired by shooting the second shooting part, and a low degree of image quality improvement for the image acquired by shooting the first shooting part.
教師データのそれぞれが撮影部位によってグルーピングされたペア群で構成されることにより、該ペア群を構成する画像群の画質傾向が似る。このため、高画質化エンジンは対応する撮影部位であれば、第1の実施形態に係る高画質化エンジンよりも効果的に高画質化を行うことができる。なお、教師データのペアをグルーピングするための撮影条件は、撮影部位に限られず、撮影画角であったり、画像の解像度であったり、これらのうちの二つ以上の組み合わせであったりしてもよい。 Since each piece of training data is composed of pairs grouped by the imaging location, the image quality tendencies of the images constituting the pair groups are similar. Therefore, the image quality improvement engine can improve image quality more effectively than the image quality improvement engine according to the first embodiment, as long as the imaging location corresponds. Note that the imaging conditions for grouping pairs of training data are not limited to the imaging location, and may be the imaging angle of view, image resolution, or a combination of two or more of these.
以下、図7を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図7は、本実施形態に係る一連の画像処理のフロー図である。なお、ステップS710及びステップS720の処理は、第1の実施形態に係るステップS510及びステップS520と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、無条件で高画質化する場合には、ステップS720の処理の後に、ステップS730の処理を省き、処理をステップS740に移行してよい。 Below, a series of image processing according to this embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flow diagram of a series of image processing according to this embodiment. Note that the processing of steps S710 and S720 is similar to steps S510 and S520 according to the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. Note that if the image quality of the input image is to be unconditionally improved, after the processing of step S720, the processing of step S730 may be omitted and the processing may proceed to step S740.
ステップS720において入力画像の撮影条件が取得されると、処理はステップS730に移行する。ステップS730においては、高画質化可否判定部403が、ステップS720において取得した撮影条件群を用いて、高画質化部404が備える高画質化エンジン群のいずれかが、入力画像を対処可能であるか否かを判定する。 When the shooting conditions of the input image are acquired in step S720, the process proceeds to step S730. In step S730, the image quality improvement feasibility determination unit 403 uses the group of shooting conditions acquired in step S720 to determine whether any of the image quality improvement engines included in the image quality improvement unit 404 can handle the input image.
高画質化可否判定部403が、高画質化エンジン群のいずれも入力画像を対処不可能であると判定した場合には、処理はステップS760に移行する。一方で、高画質化可否判定部403が、高画質化エンジン群のいずれかが入力画像を対処可能であると判定した場合には、処理はステップS740に移行する。なお、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、第1の実施形態と同様に、高画質化エンジンによって一部の撮影条件が対処不可能であると判定されたとしても、ステップS740を実施してもよい。 If the image quality improvement capability determination unit 403 determines that none of the image quality improvement engines can handle the input image, the process proceeds to step S760. On the other hand, if the image quality improvement capability determination unit 403 determines that any of the image quality improvement engines can handle the input image, the process proceeds to step S740. Note that, depending on the settings and implementation form of the image processing device 400, step S740 may be performed, as in the first embodiment, even if the image quality improvement engines have determined that some shooting conditions cannot be handled.
ステップS740においては、高画質化部404が、ステップS720で取得した入力画像の撮影条件及び高画質化エンジン群の教師データの情報に基づいて、高画質化エンジン群から高画質化処理を行う高画質化エンジンを選択する。具体的には、例えば、ステップS720において取得した撮影条件群のうちの撮影部位に対して、同撮影部位又は周囲の撮影部位に関する教師データの情報を有し、高画質化の程度が高い高画質化エンジンを選択する。上述の例では、撮影部位が第1の撮影部位である場合には、高画質化部404は第1の高画質化エンジンを選択する。 In step S740, the image quality improvement unit 404 selects an image quality improvement engine that performs image quality improvement processing from the image quality improvement engine group based on the shooting conditions of the input image acquired in step S720 and the teacher data information of the image quality improvement engine group. Specifically, for example, for an image shooting part in the shooting condition group acquired in step S720, an image quality improvement engine that has teacher data information related to the same image shooting part or surrounding image shooting parts and has a high degree of image quality improvement is selected. In the above example, when the image shooting part is the first image shooting part, the image quality improvement unit 404 selects the first image quality improvement engine.
ステップS750では、高画質化部404が、ステップS740において選択した高画質化エンジンを用いて、入力画像を高画質化した高画質画像を生成する。その後、ステップS760において、出力部405は、ステップS750において高画質画像が生成されていれば、高画質画像を出力して、表示部20に表示させる。一方、ステップS730において高画質化処理が不可能であるとされていた場合には、入力画像を出力し、表示部20に表示させる。なお、出力部405は、高画質画像を表示部20に表示させる際、高画質化部404によって選択された高画質化エンジンを用いて生成された高画質画像であることを表示させてもよい。 In step S750, the image quality improvement unit 404 uses the image quality improvement engine selected in step S740 to generate a high-quality image by improving the image quality of the input image. After that, in step S760, if a high-quality image was generated in step S750, the output unit 405 outputs the high-quality image and displays it on the display unit 20. On the other hand, if it is determined in step S730 that image quality improvement processing is not possible, the input image is output and displayed on the display unit 20. Note that when displaying the high-quality image on the display unit 20, the output unit 405 may display that the high-quality image was generated using the image quality improvement engine selected by the image quality improvement unit 404.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、それぞれ異なる学習データを用いて学習を行った複数の高画質化エンジンを備える。ここで、複数の高画質化エンジンの各々は、それぞれ撮影部位、撮影画角、及び画像の解像度のうちの少なくとも一つについての異なる学習データを用いて学習を行ったものである。高画質化部404は、入力画像の撮影部位、撮影画角、及び画像の解像度のうちの少なくとも一つに応じた高画質化エンジンを用いて、高画質画像を生成する。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment includes a plurality of image quality improvement engines that have been trained using different learning data. Here, each of the plurality of image quality improvement engines has been trained using different learning data for at least one of the imaging region, imaging angle of view, and image resolution. The image quality improvement unit 404 generates a high-quality image using an image quality improvement engine that corresponds to at least one of the imaging region, imaging angle of view, and image resolution of the input image.
このような構成により、本実施形態に係る画像処理装置400は、より効果的な高画質画像を生成することができる。 With this configuration, the image processing device 400 according to this embodiment can generate high-quality images more effectively.
本実施形態では、高画質化部404が、入力画像の撮影条件に基づいて高画質化処理に用いる高画質化エンジンを選択したが、高画質化エンジンの選択処理はこれに限られない。例えば、出力部405が、取得した入力画像の撮影条件と高画質化エンジン群を表示部20のユーザーインターフェースに表示させ、検者からの指示に応じて、高画質化部404が高画質化処理に用いる高画質化エンジンを選択してもよい。なお、出力部405は、高画質化エンジン群とともに各高画質化エンジンの学習に用いた教師データの情報を表示部20に表示させてもよい。なお、高画質化エンジンの学習に用いた教師データの情報の表示態様は任意であってよく、例えば、学習に用いた教師データに関連する名称を用いて高画質化エンジン群を表示してもよい。 In this embodiment, the image quality improvement unit 404 selects an image quality improvement engine to be used for image quality improvement processing based on the shooting conditions of the input image, but the image quality improvement engine selection process is not limited to this. For example, the output unit 405 may display the shooting conditions of the acquired input image and the image quality improvement engine group on the user interface of the display unit 20, and the image quality improvement unit 404 may select an image quality improvement engine to be used for image quality improvement processing in response to an instruction from the examiner. The output unit 405 may display information on the teacher data used to learn each image quality improvement engine along with the image quality improvement engine group on the display unit 20. The display format of the information on the teacher data used to learn the image quality improvement engine may be arbitrary, and for example, the image quality improvement engine group may be displayed using a name related to the teacher data used for learning.
また、出力部405が、高画質化部404によって選択された高画質化エンジンを表示部20のユーザーインターフェースに表示させ、検者からの指示を受け付けてもよい。この場合、高画質化部404は、検者からの指示に応じて、当該高画質化エンジンを高画質化処理に用いる高画質化エンジンとして最終的に選択するか否かを判断してもよい。 The output unit 405 may also display the image quality improvement engine selected by the image quality improvement unit 404 on the user interface of the display unit 20 and accept instructions from the examiner. In this case, the image quality improvement unit 404 may determine, in response to instructions from the examiner, whether or not to ultimately select the image quality improvement engine as the image quality improvement engine to be used for image quality improvement processing.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第3の実施形態>
次に、図4及び7を参照して、第3の実施形態に係る画像処理装置について説明する。第1及び2の実施形態では、撮影条件取得部402は、入力画像のデータ構造等から撮影条件群を取得する。これに対して、本実施形態では、撮影条件取得部は、撮影箇所推定エンジンを用いて、入力画像の撮影部位又は撮影領域を入力画像に基づいて推定する。
Third Embodiment
Next, an image processing device according to a third embodiment will be described with reference to Figs. 4 and 7. In the first and second embodiments, the imaging condition acquisition unit 402 acquires an imaging condition group from the data structure of an input image, etc. In contrast, in this embodiment, the imaging condition acquisition unit estimates an imaging part or imaging area of an input image based on the input image using an imaging location estimation engine.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第2の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第2の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1及び2の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the second embodiment. Therefore, the image processing device according to this embodiment will be described below, focusing on the differences from the image processing device according to the second embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first and second embodiments, the configuration shown in FIG. 4 is indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る撮影条件取得部402には、取得部401が取得した入力画像に描画されている撮影部位又は撮影領域を推定する撮影箇所推定エンジンが備えられている。本実施形態に係る撮影箇所推定エンジンの備える撮影箇所の推定手法では、機械学習アルゴリズムを用いた推定処理を行う。 The imaging condition acquisition unit 402 according to this embodiment is equipped with an imaging location estimation engine that estimates the imaging part or imaging area depicted in the input image acquired by the acquisition unit 401. The imaging location estimation method provided by the imaging location estimation engine according to this embodiment performs estimation processing using a machine learning algorithm.
本実施形態では、機械学習アルゴリズムを用いた撮影箇所推定手法に係る機械学習モデルのトレーニングには、画像である入力データと、入力データに対応する撮影部位ラベルや撮影領域ラベルである出力データとのペア群で構成された教師データを用いる。ここで、入力データとは、処理対象(入力画像)として想定される特定の撮影条件を持つ画像のことである。入力データとしては、撮影装置10と同じ画質傾向を持つ撮影装置から取得された画像であることが好ましく、撮影装置10と同じ設定をされた同じ機種であるとより良い。出力データである撮影部位ラベルや撮影領域ラベルの種類は、入力データに少なくとも一部が含まれている撮影部位や撮影領域であってよい。出力データである撮影部位ラベルの種類は、例えば、OCTであれば、“黄斑部”、“視神経乳頭部”、“黄斑部及び視神経乳頭部”、並びに“その他”等であってよい。 In this embodiment, training of a machine learning model related to a method for estimating an imaging location using a machine learning algorithm uses teacher data consisting of pairs of input data, which is an image, and output data, which is imaging site labels or imaging area labels corresponding to the input data. Here, the input data refers to an image having specific imaging conditions that is assumed to be the processing target (input image). The input data is preferably an image acquired from an imaging device having the same image quality tendency as the imaging device 10, and is preferably the same model with the same settings as the imaging device 10. The types of imaging site labels and imaging area labels, which are output data, may be imaging sites and imaging areas at least partially included in the input data. For example, in the case of OCT, the types of imaging site labels, which are output data, may be "macular region", "optic disc", "macular region and optic disc", and "others", etc.
本実施形態に係る撮影箇所推定エンジンは、このような教師データを用いた学習を行ったことにより、入力された画像に描画されている撮影部位や撮影領域がどこであるかを出力することができる。また、撮影箇所推定エンジンは、必要な詳細レベルの撮影部位ラベルや撮影領域ラベル毎に、該撮影部位や撮影領域である確率を出力することもできる。撮影箇所推定エンジンを用いることで、撮影条件取得部402は、入力画像に基づいて、入力画像の撮影部位や撮影領域を推定し、入力画像についての撮影条件として取得することができる。なお、撮影箇所推定エンジンが撮影部位ラベルや撮影領域ラベル毎に、該撮影部位や撮影領域である確率を出力する場合には、撮影条件取得部402は、最も確率の高い撮影部位や撮影領域を入力画像の撮影条件として取得する。 The shooting location estimation engine according to this embodiment can output the location of the shooting part or shooting area depicted in the input image by learning using such teacher data. In addition, the shooting location estimation engine can also output the probability of the shooting part or shooting area for each shooting part label or shooting area label of the required level of detail. By using the shooting location estimation engine, the shooting condition acquisition unit 402 can estimate the shooting part or shooting area of the input image based on the input image and acquire it as the shooting condition for the input image. Note that when the shooting location estimation engine outputs the probability of the shooting part or shooting area for each shooting part label or shooting area label, the shooting condition acquisition unit 402 acquires the shooting part or shooting area with the highest probability as the shooting condition of the input image.
次に、第2の実施形態と同様に、図7のフロー図を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS710、及びステップS730~ステップS760の処理は、第2の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、無条件で高画質化する場合には、ステップS720の処理の後に、ステップS730の処理を省き、処理をステップS740に移行してよい。 Next, as in the second embodiment, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to the flow diagram in FIG. 7. Note that the processing steps S710 and steps S730 to S760 according to this embodiment are similar to those steps in the second embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be unconditionally improved, after the processing step S720, the processing step S730 may be omitted and the processing may proceed to step S740.
ステップS710において入力画像が取得されると、処理はステップS720に移行する。ステップS720では、撮影条件取得部402が、ステップS710において取得した入力画像の撮影条件群を取得する。 When the input image is acquired in step S710, the process proceeds to step S720. In step S720, the shooting condition acquisition unit 402 acquires a group of shooting conditions for the input image acquired in step S710.
具体的には、入力画像のデータ形式に応じて、入力画像を構成するデータ構造に保存された撮影条件群を取得する。また、撮影条件群に撮影部位や撮影領域に関する情報が含まれていない場合、撮影条件取得部402は撮影箇所推定エンジンに入力画像を入力し、入力画像がどの撮影部位を撮影して取得されたものなのかを推定する。具体的には、撮影条件取得部402は、撮影箇所推定エンジンに入力画像を入力し、撮影部位ラベル群のそれぞれに対して出力された確率を評価し、最も確率の高い撮影部位を入力画像の撮影条件として設定・取得する。 Specifically, the imaging condition group stored in the data structure constituting the input image is acquired according to the data format of the input image. Furthermore, if the imaging condition group does not include information on the imaging part or imaging area, the imaging condition acquisition unit 402 inputs the input image to an imaging location estimation engine and estimates which imaging part was imaged to acquire the input image. Specifically, the imaging condition acquisition unit 402 inputs the input image to an imaging location estimation engine, evaluates the probability output for each imaging part label group, and sets and acquires the imaging part with the highest probability as the imaging condition for the input image.
なお、入力画像に撮影部位や撮影領域以外の撮影条件が保存されていない場合には、撮影条件取得部402は、撮影装置10や不図示の画像管理システムから撮影条件群を含む撮影情報群を取得することができる。 If no imaging conditions other than the imaging part and imaging area are stored in the input image, the imaging condition acquisition unit 402 can acquire a group of imaging information including a group of imaging conditions from the imaging device 10 or an image management system (not shown).
以降の処理は、第2実施形態に係る一連の画像処理と同様であるため説明を省略する。 The subsequent processing is similar to the series of image processing in the second embodiment, so a detailed explanation will be omitted.
上記のように、本実施形態に係る撮影条件取得部402は、入力画像の撮影部位及び撮影領域のうちの少なくとも一方を推定する推定部として機能する。撮影条件取得部402は、撮影部位や撮影領域のラベルが付けられた画像を学習データとした撮影箇所推定エンジンを含み、撮影箇所推定エンジンに入力画像を入力することで、入力画像の撮影部位や撮影領域を推定する。 As described above, the imaging condition acquisition unit 402 according to this embodiment functions as an estimation unit that estimates at least one of the imaging part and imaging area of the input image. The imaging condition acquisition unit 402 includes an imaging location estimation engine that uses images labeled with the imaging part and imaging area as learning data, and estimates the imaging part and imaging area of the input image by inputting the input image to the imaging location estimation engine.
これにより、本実施形態に係る画像処理装置400は、入力画像の撮影部位や撮影領域についての撮影条件を入力画像に基づいて取得することができる。 As a result, the image processing device 400 according to this embodiment can obtain the shooting conditions for the shooting part and shooting area of the input image based on the input image.
なお、本実施形態では、撮影条件取得部402は、撮影条件群に撮影部位や撮影領域に関する情報が含まれていない場合に撮影箇所推定エンジンを用いて入力画像の撮影部位や撮影領域について推定を行った。しかしながら、撮影箇所推定エンジンを用いて撮影部位や撮影領域について推定を行う状況はこれに限られない。撮影条件取得部402は、入力画像のデータ構造に含まれる撮影部位や撮影領域についての情報が、必要な詳細レベルの情報として不足している場合にも、撮影箇所推定エンジンを用いて撮影部位や撮影領域について推定を行ってもよい。 In this embodiment, the shooting condition acquisition unit 402 estimates the shooting part and shooting area of the input image using the shooting location estimation engine when the shooting condition group does not include information on the shooting part and shooting area. However, the situation in which the shooting part and shooting area are estimated using the shooting location estimation engine is not limited to this. The shooting condition acquisition unit 402 may estimate the shooting part and shooting area using the shooting location estimation engine even when information on the shooting part and shooting area included in the data structure of the input image is insufficient as information at the required level of detail.
また、入力画像のデータ構造に撮影部位や撮影領域についての情報が含まれているか否かとは無関係に、撮影条件取得部402が撮影箇所推定エンジンを用いて入力画像の撮影部位や撮影領域を推定してもよい。この場合、出力部405が、撮影箇所推定エンジンから出力された推定結果と入力画像のデータ構造に含まれる撮影部位や撮影領域についての情報を表示部20に表示させ、撮影条件取得部402が検者の指示に応じて、これらの撮影条件を決定してもよい。 In addition, the imaging condition acquisition unit 402 may estimate the imaging part and imaging area of the input image using the imaging location estimation engine, regardless of whether the data structure of the input image includes information on the imaging part and imaging area. In this case, the output unit 405 may display the estimation result output from the imaging location estimation engine and information on the imaging part and imaging area included in the data structure of the input image on the display unit 20, and the imaging condition acquisition unit 402 may determine these imaging conditions according to the examiner's instructions.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第4の実施形態>
次に、図4、5、8及び9を参照して、第4の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が、入力画像を高画質化エンジンが対処可能な画像サイズになるように、入力画像を拡大又は縮小する。また、高画質化部は、高画質化エンジンからの出力画像を、出力画像の画像サイズが入力画像の画像サイズになるように縮小又は拡大して高画質画像を生成する。
Fourth Embodiment
Next, an image processing device according to a fourth embodiment will be described with reference to Figures 4, 5, 8 and 9. In this embodiment, an image quality improvement unit enlarges or reduces an input image so that the input image has an image size that the image quality improvement engine can handle. The image quality improvement unit also reduces or enlarges an output image from the image quality improvement engine so that the image size of the output image becomes the image size of the input image, thereby generating a high-image quality image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る高画質化部404には、第1の実施形態に係る高画質化エンジンと同様の、高画質化エンジンが備えられている。ただし、本実施形態では、高画質化エンジンの学習に用いる教師データとして、入力データの画像及び出力データの画像を一定の画像サイズになるように拡大又は縮小した画像群により構成した、入力データと出力データのペア群を用いている。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with an image quality improvement engine similar to the image quality improvement engine according to the first embodiment. However, in this embodiment, as the teacher data used for learning the image quality improvement engine, a group of pairs of input data and output data, which are composed of a group of images in which the input data images and the output data images are enlarged or reduced to a certain image size, are used.
ここで、図8を参照して、本実施形態に係る高画質化エンジンの教師データについて説明する。図8に示すように、例えば、教師データについて設定された一定の画像サイズより小さな低画質画像Im810と高画質画像Im820とがある場合を考える。この場合、教師データについて設定された一定の画像サイズとなるように、低画質画像Im810及び高画質画像Im820のそれぞれを拡大する。そして、拡大した低画質画像Im811と拡大した高画質画像Im821とをペアとして、当該ペアを教師データの一つとして用いる。 Now, referring to FIG. 8, the teacher data of the image quality improvement engine according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 8, for example, consider the case where there is a low-quality image Im810 and a high-quality image Im820 that are smaller than a certain image size set for the teacher data. In this case, the low-quality image Im810 and the high-quality image Im820 are each enlarged so that they become the certain image size set for the teacher data. Then, the enlarged low-quality image Im811 and the enlarged high-quality image Im821 are paired, and the pair is used as one piece of teacher data.
なお、第1の実施形態と同様に、教師データの入力データには、処理対象(入力画像)として想定される特定の撮影条件を持つ画像を用いるが、当該特定の撮影条件は、予め決定された撮影部位、撮影方式、及び撮影画角である。つまり、本実施形態に係る当該特定の撮影条件には、第1の実施形態と異なり、画像サイズは含まれない。 As in the first embodiment, the input data for the training data uses an image with specific shooting conditions that are assumed to be the processing target (input image), and the specific shooting conditions are a predetermined shooting part, shooting method, and shooting angle of view. In other words, unlike the first embodiment, the specific shooting conditions in this embodiment do not include image size.
本実施形態に係る高画質化部404は、このような教師データで学習が行われた高画質化エンジンを用いて、入力画像を高画質化して高画質画像を生成する。この際、高画質化部404は、入力画像を教師データについて設定された一定の画像サイズになるように拡大又は縮小した変形画像を生成し、変形画像を高画質化エンジン入力する。また、高画質化部404は、高画質化エンジンからの出力画像を入力画像の画像サイズになるように縮小又は拡大し、高画質画像を生成する。このため、本実施形態に係る高画質化部404は、第1の実施形態では対処できなかった画像サイズの入力画像であっても、高画質化エンジンによって高画質化して高画質画像を生成することができる。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment uses an image quality improvement engine that has been trained using such teacher data to improve the image quality of an input image and generate a high-image quality image. At this time, the image quality improvement unit 404 generates a deformed image by enlarging or reducing the input image so that it has a certain image size set for the teacher data, and inputs the deformed image to the image quality improvement engine. The image quality improvement unit 404 also reduces or enlarges the output image from the image quality improvement engine so that it has the image size of the input image, generating a high-image quality image. Therefore, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can use the image quality improvement engine to improve the image quality of even an input image of an image size that could not be handled in the first embodiment, and generate a high-image quality image.
次に、図5及び9を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図9は、本実施形態に係る高画質化処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS510、ステップS520、及びステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、画像サイズ以外の撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to Figs. 5 and 9. Fig. 9 is a flow diagram of the image quality improvement processing according to this embodiment. Note that the processing steps S510, S520, and S550 according to this embodiment are similar to those in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to shooting conditions other than image size, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS520において、第1の実施形態と同様に、撮影条件取得部402が入力画像の撮影条件群を取得したら処理はステップS530に移行する。ステップS530では、高画質化可否判定部403が、取得された撮影条件群を用いて、高画質化部404に備える高画質化エンジンが入力画像を対処可能であるか否かを判定する。具体的には、高画質化可否判定部403は、入力画像の撮影条件について、高画質化エンジンが対処可能な、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角であるか否かを判定する。高画質化可否判定部403は、第1の実施形態と異なり、画像サイズは判定しない。 In step S520, as in the first embodiment, when the imaging condition acquisition unit 402 acquires a group of imaging conditions for the input image, the process proceeds to step S530. In step S530, the image quality improvement feasibility determination unit 403 uses the acquired group of imaging conditions to determine whether the image quality improvement engine provided in the image quality improvement unit 404 can handle the input image. Specifically, the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines whether the imaging conditions of the input image are imaging body part, imaging method, and imaging angle of view that the image quality improvement engine can handle. Unlike the first embodiment, the image quality improvement feasibility determination unit 403 does not determine the image size.
高画質化可否判定部403が、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角について判定し、入力画像が対処可能と判定された場合には、処理はステップS540に移行する。一方、高画質化可否判定部403が、これら撮影条件に基づいて、高画質化エンジンが入力画像を対処不可能であると判定した場合には、処理はステップS550に移行する。なお、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角のうちの一部に基づいて入力画像が処理不可能であると判定されたとしても、ステップS540における高画質化処理が実施されてもよい。 If the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines the imaging part, imaging method, and imaging angle of view, and determines that the input image can be handled, the process proceeds to step S540. On the other hand, if the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines that the image quality improvement engine cannot handle the input image based on these imaging conditions, the process proceeds to step S550. Note that, depending on the settings and implementation form of the image processing device 400, the image quality improvement process in step S540 may be performed even if it is determined that the input image cannot be processed based on some of the imaging part, imaging method, and imaging angle of view.
処理がステップS540に移行すると、図9に示される本実施形態に係る高画質化処理が開始される。本実施形態に係る高画質化処理では、まず、ステップS910において、高画質化部404が、入力画像を教師データについて設定された一定の画像サイズに拡大又は縮小し、変形画像を生成する。 When the process proceeds to step S540, the image quality improvement process according to this embodiment shown in FIG. 9 is started. In the image quality improvement process according to this embodiment, first, in step S910, the image quality improvement unit 404 enlarges or reduces the input image to a certain image size set for the training data, and generates a deformed image.
次に、ステップS920において、高画質化部404は、生成した変形画像を高画質化エンジンに入力し高画質化された高画質な変形画像を取得する。 Next, in step S920, the image quality improvement unit 404 inputs the generated deformed image to an image quality improvement engine to obtain a high-image-quality deformed image.
その後、ステップS930において、高画質化部404は、高画質な変形画像を入力画像の画像サイズに縮小又は拡大し、高画質画像を生成する。高画質化部404がステップS930において高画質画像を生成したら、本実施形態に係る高画質化処理は終了し、処理はステップS550に移行する。ステップS550の処理は、第1の実施形態のステップS550と同様であるため説明を省略する。 Then, in step S930, the image quality improvement unit 404 reduces or enlarges the high-quality transformed image to the image size of the input image to generate a high-quality image. Once the image quality improvement unit 404 generates a high-quality image in step S930, the image quality improvement process according to this embodiment ends, and the process proceeds to step S550. The process of step S550 is similar to step S550 in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、入力画像の画像サイズを、高画質化エンジンが対処可能な画像サイズに調整して高画質化エンジンに入力する。また、高画質化部404は、高画質化エンジンからの出力画像を入力画像の元の画像サイズに調整することで高画質画像を生成する。これにより、本実施形態の画像処理装置400は、高画質化エンジンを用いて、第1の実施形態では対処できなかった画像サイズの入力画像についても高画質化して、画像診断に適切な高画質画像を生成することができる。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment adjusts the image size of the input image to an image size that the image quality improvement engine can handle, and inputs the image to the image quality improvement engine. The image quality improvement unit 404 also generates a high-quality image by adjusting the output image from the image quality improvement engine to the original image size of the input image. As a result, the image processing device 400 according to this embodiment can use the image quality improvement engine to improve the image quality of input images of image sizes that could not be handled in the first embodiment, and generate high-quality images suitable for image diagnosis.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第5の実施形態>
次に、図4、5、10及び11を参照して、第5の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が、高画質化エンジンによる一定の解像度を基準とした高画質化処理により高画質画像を生成する。
Fifth embodiment
Next, an image processing device according to a fifth embodiment will be described with reference to Figures 4, 5, 10 and 11. In this embodiment, an image quality improvement unit generates a high-quality image by image quality improvement processing using an image quality improvement engine with a certain resolution as a reference.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る高画質化部404には、第1の実施形態と同様の、高画質化エンジンが備えられている。ただし、本実施形態では、高画質化エンジンの学習に用いる教師データが第1の実施形態における教師データと異なる。具体的には、教師データの入力データと出力データとのペア群を構成する画像群の解像度が一定の解像度となるような画像サイズに当該画像群を拡大又は縮小した後、十分に大きい一定の画像サイズとなるようにパディングしている。ここで、画像群の解像度とは、例えば、撮影装置の空間分解能や撮影領域に対する解像度をいう。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with an image quality improvement engine similar to that of the first embodiment. However, in this embodiment, the training data used for training the image quality improvement engine is different from the training data in the first embodiment. Specifically, the image group constituting the pair group of input data and output data of the training data is enlarged or reduced to an image size such that the resolution of the image group becomes a certain resolution, and then padding is performed to obtain a sufficiently large and constant image size. Here, the resolution of the image group refers to, for example, the spatial resolution of the imaging device or the resolution for the imaging area.
ここで、図10を参照して、本実施形態に係る高画質化エンジンの教師データについて説明する。図10に示すように、例えば、教師データについて設定された一定の解像度より低い解像度を持つ低画質画像Im1010と高画質画像Im1020とがある場合を考える。この場合、教師データについて設定された一定の解像度となるように、低画質画像Im1010と高画質画像Im1020のそれぞれを拡大する。さらに、拡大された低画質画像Im1010と高画質画像Im1020のそれぞれについて、教師データについて設定された一定の画像サイズとなるようにパディングする。そして、拡大及びパディングが行われた低画質画像Im1011と高画質画像Im1021とをペアとし、当該ペアを教師データの一つとして用いる。 Now, referring to FIG. 10, the teacher data of the image quality improvement engine according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 10, for example, consider the case where there is a low-quality image Im1010 and a high-quality image Im1020, both of which have a resolution lower than the fixed resolution set for the teacher data. In this case, the low-quality image Im1010 and the high-quality image Im1020 are each enlarged so that they have the fixed resolution set for the teacher data. Furthermore, the enlarged low-quality image Im1010 and the high-quality image Im1020 are each padded so that they have the fixed image size set for the teacher data. Then, the low-quality image Im1011 and the high-quality image Im1021 that have been enlarged and padded are paired, and the pair is used as one piece of teacher data.
なお、教師データについて設定された一定の画像サイズとは、処理対象(入力画像)として想定される画像を一定の解像度となるように拡大又は縮小したときの最大となりうる画像サイズである。当該一定の画像サイズが十分に大きくない場合には、高画質化エンジンに入力された画像を拡大したときに、機械学習モデルが対処不可能な画像サイズとなる可能性がある。 The fixed image size set for the training data is the maximum possible image size when the image expected to be processed (input image) is enlarged or reduced to a fixed resolution. If the fixed image size is not large enough, when the image input to the image quality improvement engine is enlarged, the image size may become too large for the machine learning model to handle.
また、パディングが行われる領域は、効果的に高画質化できるように機械学習モデルの特性に合わせて、一定の画素値で埋めたり、近傍画素値で埋めたり、ミラーパディングしたりする。なお、第1の実施形態と同様に、入力データには、処理対象として想定される特定の撮影条件を持つ画像を用いるが、当該特定の撮影条件は、予め決定された撮影部位、撮影方式、撮影画角である。つまり、本実施形態に係る当該特定の撮影条件には、第1の実施形態と異なり、画像サイズは含まれない。 In addition, the area to be padded is filled with a fixed pixel value, filled with nearby pixel values, or mirror padded according to the characteristics of the machine learning model so as to effectively improve image quality. As in the first embodiment, the input data uses images with specific shooting conditions that are expected to be processed, and the specific shooting conditions are a predetermined shooting part, shooting method, and shooting angle of view. In other words, unlike the first embodiment, the specific shooting conditions in this embodiment do not include image size.
本実施形態に係る高画質化部404は、このような教師データで学習が行われた高画質化エンジンを用いて、入力画像を高画質化して高画質画像を生成する。この際、高画質化部404は、入力画像を教師データについて設定された一定の解像度になるように拡大又は縮小した変形画像を生成する。また、高画質化部404は、変形画像について、教師データについて設定された一定の画像サイズとなるようにパディングを行ってパディング画像を生成し、パディング画像を高画質化エンジンに入力する。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment uses an image quality improvement engine that has been trained using such teacher data to improve the image quality of an input image to generate a high-image quality image. At this time, the image quality improvement unit 404 generates a deformed image by enlarging or reducing the input image so that it has a certain resolution set for the teacher data. The image quality improvement unit 404 also pads the deformed image so that it has a certain image size set for the teacher data to generate a padded image, and inputs the padded image to the image quality improvement engine.
また、高画質化部404は、高画質化エンジンから出力された高画質なパディング画像について、パディングを行った領域分だけトリミングし、高画質な変形画像を生成する。その後、高画質化部404は、生成した高画質な変形画像を入力画像の画像サイズになるように縮小又は拡大し、高画質画像を生成する。 The image quality improvement unit 404 also trims the high-quality padded image output from the image quality improvement engine by the area where padding was performed, to generate a high-quality deformed image. The image quality improvement unit 404 then reduces or enlarges the generated high-quality deformed image to the image size of the input image, to generate a high-quality image.
このため、本実施形態に係る高画質化部404は、第1の実施形態では対処できなかった画像サイズの入力画像であっても、高画質化エンジンによって高画質化して高画質画像を生成することができる。 For this reason, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can generate a high-quality image by improving the image quality using the image quality improvement engine, even for input images with image sizes that could not be handled in the first embodiment.
次に、図5及び11を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図11は、本実施形態に係る高画質化処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS510、ステップS520、及びステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、画像サイズ以外の撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to Figs. 5 and 11. Fig. 11 is a flow diagram of the image quality improvement processing according to this embodiment. Note that the processing steps S510, S520, and S550 according to this embodiment are similar to those in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to shooting conditions other than image size, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS520において、第1の実施形態と同様に、撮影条件取得部402が入力画像の撮影条件群を取得したら、処理はステップS530に移行する。ステップS530では、高画質化可否判定部403が、取得された撮影条件群を用いて、高画質化部404に備える高画質化エンジンが入力画像を対処可能であるか否かを判定する。具体的には、高画質化可否判定部403は、入力画像の撮影条件について、高画質化エンジンが対処可能な、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角であるか否かを判定する。高画質化可否判定部403は、第1の実施形態と異なり、画像サイズは判定しない。 In step S520, as in the first embodiment, when the imaging condition acquisition unit 402 acquires a group of imaging conditions for the input image, the process proceeds to step S530. In step S530, the image quality improvement feasibility determination unit 403 uses the acquired group of imaging conditions to determine whether the image quality improvement engine provided in the image quality improvement unit 404 can handle the input image. Specifically, the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines whether the imaging conditions of the input image are imaging body part, imaging method, and imaging angle of view that the image quality improvement engine can handle. Unlike the first embodiment, the image quality improvement feasibility determination unit 403 does not determine the image size.
高画質化可否判定部403が、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角について判定し、入力画像が対処可能と判定された場合には、処理はステップS540に移行する。一方、高画質化可否判定部403が、これら撮影条件に基づいて、高画質化エンジンが入力画像を対処不可能であると判定した場合には、処理はステップS550に移行する。なお、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角のうちの一部に基づいて入力画像が処理不可能であると判定されたとしても、ステップS540における高画質化処理が実施されてもよい。 If the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines the imaging part, imaging method, and imaging angle of view, and determines that the input image can be handled, the process proceeds to step S540. On the other hand, if the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines that the image quality improvement engine cannot handle the input image based on these imaging conditions, the process proceeds to step S550. Note that, depending on the settings and implementation form of the image processing device 400, the image quality improvement process in step S540 may be performed even if it is determined that the input image cannot be processed based on some of the imaging part, imaging method, and imaging angle of view.
処理がステップS540に移行すると、図11に示される本実施形態に係る高画質化処理が開始される。本実施形態に係る高画質化処理では、まず、ステップS1110において、高画質化部404が、入力画像を教師データについて設定された一定の解像度となるように拡大又は縮小し、変形画像を生成する。 When the process proceeds to step S540, the image quality improvement process according to this embodiment shown in FIG. 11 is started. In the image quality improvement process according to this embodiment, first, in step S1110, the image quality improvement unit 404 enlarges or reduces the input image to a certain resolution set for the training data, and generates a deformed image.
次に、ステップS1120において、高画質化部404は、生成した変形画像について、教師データについて設定された画像サイズとなるように、パディングを行ってパディング画像を生成する。この際、高画質化部404は、パディングを行う領域について、効果的に高画質化できるように機械学習モデルの特性に合わせて、一定の画素値で埋めたり、近傍画素値で埋めたり、ミラーパディングしたりする。 Next, in step S1120, the image quality improvement unit 404 performs padding on the generated transformed image so that the image size is the same as the image size set for the training data, to generate a padded image. At this time, the image quality improvement unit 404 fills the area to be padded with a fixed pixel value, fills with a neighboring pixel value, or performs mirror padding in accordance with the characteristics of the machine learning model so as to effectively improve the image quality of the area to be padded.
ステップS1130では、高画質化部404がパディング画像を高画質化エンジンに入力し高画質化された高画質なパディング画像を取得する。 In step S1130, the image quality improvement unit 404 inputs the padding image to the image quality improvement engine to obtain a high-image-quality padding image.
次に、ステップS1140において、高画質化部404は、高画質なパディング画像について、ステップS1120でパディングを行った領域分だけトリミングを行い、高画質な変形画像を生成する。 Next, in step S1140, the image quality improvement unit 404 trims the high-quality padded image by the area that was padded in step S1120 to generate a high-quality transformed image.
その後、ステップS1150において、高画質化部404は、高画質な変形画像を入力画像の画像サイズに縮小又は拡大し、高画質画像を生成する。高画質化部404がステップS1130において高画質画像を生成したら、本実施形態に係る高画質化処理は終了し、処理はステップS550に移行する。ステップS550の処理は、第1の実施形態のステップS550と同様であるため説明を省略する。 Then, in step S1150, the image quality improvement unit 404 reduces or enlarges the high-quality transformed image to the image size of the input image to generate a high-quality image. Once the image quality improvement unit 404 generates a high-quality image in step S1130, the image quality improvement process according to this embodiment ends, and the process proceeds to step S550. The process of step S550 is similar to step S550 in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted.
上記のように、本実施形態による高画質化部404は、入力画像の解像度が所定の解像度となるように、入力画像の画像サイズを調整する。また、高画質化部404は、画像サイズが調整された入力画像について、調整された画像サイズが高画質化エンジンによって対処可能な画像サイズとなるように、パディングを行ったパディング画像を生成し、パディング画像を高画質化エンジンに入力する。その後、高画質化部404は、高画質化エンジンからの出力画像について、パディングを行った領域分だけトリミングを行う。そして、高画質化部404は、トリミングが行われた画像の画像サイズを、入力画像の元の画像サイズに調整することで高画質画像を生成する。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment adjusts the image size of the input image so that the resolution of the input image becomes a predetermined resolution. Furthermore, the image quality improvement unit 404 generates a padded image for the input image whose image size has been adjusted, so that the adjusted image size becomes an image size that can be handled by the image quality improvement engine, and inputs the padded image to the image quality improvement engine. The image quality improvement unit 404 then trims the output image from the image quality improvement engine by the amount of the padded area. The image quality improvement unit 404 then generates a high-quality image by adjusting the image size of the trimmed image to the original image size of the input image.
これにより、本実施形態の高画質化部404は、第1の実施形態では対処できなかった画像サイズの入力画像であっても、高画質化エンジンによって高画質化して高画質画像を生成することができる。また、解像度を基準とした教師データで学習した高画質化エンジンを用いることで、単純に同一な画像サイズの画像を処理する第4の実施形態に係る高画質化エンジンよりも、効率よく入力画像を高画質化できる場合がある。 As a result, the image quality improvement unit 404 of this embodiment can use the image quality improvement engine to improve the image quality of input images of image sizes that could not be handled in the first embodiment, and generate high-quality images. Furthermore, by using an image quality improvement engine that has learned using training data based on resolution, it may be possible to improve the image quality of input images more efficiently than the image quality improvement engine of the fourth embodiment, which simply processes images of the same image size.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第6の実施形態>
次に、図4、5、12及び13を参照して、第6の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が、入力画像を一定の画像サイズの領域毎に高画質化することにより高画質画像を生成する。
Sixth embodiment
Next, an image processing apparatus according to a sixth embodiment will be described with reference to Figures 4, 5, 12 and 13. In this embodiment, an image quality improving unit improves the image quality of an input image for each region of a certain image size, thereby generating a high-quality image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る高画質化部404には、第1の実施形態と同様の、高画質化エンジンが備えられている。ただし、本実施形態では、高画質化エンジンの学習に用いる教師データが第1の実施形態における教師データと異なる。具体的には、教師データを構成する、低画質画像である入力データと高画質画像である出力データとのペア群を、低画質画像及び高画質画像における、位置関係が対応する一定の画像サイズの矩形領域画像によって構成している。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with an image quality improvement engine similar to that of the first embodiment. However, in this embodiment, the training data used for training the image quality improvement engine is different from the training data in the first embodiment. Specifically, the training data is made up of pairs of input data, which is a low-quality image, and output data, which is a high-quality image, and the pairs are made up of rectangular area images of a certain image size in which the positional relationship between the low-quality image and the high-quality image corresponds.
ここで、図12を参照して、本実施形態に係る高画質化エンジンの教師データについて説明する。図12に示すように、教師データを構成するペア群の一つに、例えば、低画質画像である元画像Im1210と、高画質画像である重ね合わせ画像Im1220があるとした場合を考える。この場合、第1の実施形態においては、教師データの入力データをIm1210、出力データをIm1220とした。 Now, referring to FIG. 12, the teacher data of the image quality improvement engine according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 12, consider a case where one of the pairs constituting the teacher data includes, for example, an original image Im1210, which is a low-image quality image, and an overlaid image Im1220, which is a high-image quality image. In this case, in the first embodiment, the input data of the teacher data is Im1210, and the output data is Im1220.
これに対し、本実施形態においては、元画像Im1210のうちの矩形領域画像R1211を入力データとし、重ね合わせ画像Im1220において矩形領域画像R1211と同じ撮影領域である矩形領域画像R1221を出力データとする。そして、入力データである矩形領域画像R1211と出力データである矩形領域画像R1221によって教師データのペア(以下、第1の矩形領域画像ペア)を構成する。ここで、矩形領域画像R1211と矩形領域画像R1221は、一定の画像サイズの画像とされる。なお、元画像Im1210と重ね合わせ画像Im1220は任意の方法により位置合わせされてよい。また、矩形領域画像R1211と矩形領域画像R1221の対応する位置関係はテンプレートマッチングなどの任意の方法によって特定されてよい。なお、高画質化エンジンの設計によっては、入力データと出力データの、それぞれの画像サイズや次元数は異なっていてもよい。例えば、処理対象がOCTの画像である場合に、入力データがBスキャン画像(二次元画像)の一部であるとき、出力データがAスキャン画像(一次元画像)の一部であってもよい。 In contrast, in this embodiment, the rectangular area image R1211 of the original image Im1210 is used as input data, and the rectangular area image R1221, which is the same shooting area as the rectangular area image R1211 in the superimposed image Im1220, is used as output data. Then, the rectangular area image R1211, which is the input data, and the rectangular area image R1221, which is the output data, form a pair of teacher data (hereinafter, the first rectangular area image pair). Here, the rectangular area image R1211 and the rectangular area image R1221 are images of a certain image size. Note that the original image Im1210 and the superimposed image Im1220 may be aligned by any method. Also, the corresponding positional relationship between the rectangular area image R1211 and the rectangular area image R1221 may be specified by any method such as template matching. Note that, depending on the design of the image quality improvement engine, the image size and the number of dimensions of the input data and the output data may differ. For example, if the processing target is an OCT image, and the input data is part of a B-scan image (two-dimensional image), the output data may be part of an A-scan image (one-dimensional image).
矩形領域画像R1211,R1221に関する一定の画像サイズは、例えば、処理対象(入力画像)として想定される画像の画像サイズ群について、対応する各次元の画素数群の公約数から決定することができる。この場合には、高画質化エンジンが出力する矩形領域画像群の位置関係が重なることを防ぐことができる。具体的に、例えば、処理対象として想定される画像が二次元画像であり、画像サイズ群のうちの第1の画像サイズが幅500画素、高さ500画素であり、第2の画像サイズが幅100画素、高さ100画素である場合を考える。ここで、各辺の公約数から、矩形領域画像R1211,R1221に関する一定の画像サイズを選択する。この場合には、例えば、一定の画像サイズを、幅100画素、高さ100画素や、幅50画素、高さ50画素や、幅25画素、高さ25画素等から選択する。 The fixed image size for the rectangular area images R1211 and R1221 can be determined, for example, from the common divisor of the pixel counts of the corresponding dimensions for the image size group of the image assumed to be processed (input image). In this case, it is possible to prevent the positional relationship of the rectangular area images output by the image quality improvement engine from overlapping. Specifically, for example, consider a case where the image assumed to be processed is a two-dimensional image, and the first image size of the image size group is 500 pixels wide and 500 pixels high, and the second image size is 100 pixels wide and 100 pixels high. Here, the fixed image size for the rectangular area images R1211 and R1221 is selected from the common divisor of each side. In this case, for example, the fixed image size is selected from 100 pixels wide and 100 pixels high, 50 pixels wide and 50 pixels high, 25 pixels wide and 25 pixels high, etc.
処理対象として想定される画像が三次元である場合には、幅、高さ、奥行きに関して画素数を決定する。なお、矩形領域は、入力データに対応する低画質画像と出力データに対応する高画質画像のペアの一つに対して、複数設定可能である。このため、例えば、元画像Im1210のうちの矩形領域画像R1212を入力データ、重ね合わせ画像Im1220において矩形領域画像R1212と同じ撮影領域である矩形領域画像R1222を出力データとする。そして、入力データである矩形領域画像R1212と出力データである矩形領域画像R1222によって教師データのペアを構成する。これにより、第1の矩形領域画像ペアとは別の矩形領域画像ペアを作成できる。 When the image to be processed is three-dimensional, the number of pixels is determined for width, height, and depth. Note that multiple rectangular areas can be set for one pair of a low-quality image corresponding to the input data and a high-quality image corresponding to the output data. For this reason, for example, rectangular area image R1212 of original image Im1210 is set as input data, and rectangular area image R1222, which is the same shooting area as rectangular area image R1212 in superimposed image Im1220, is set as output data. Then, a pair of teacher data is formed by rectangular area image R1212, which is the input data, and rectangular area image R1222, which is the output data. This makes it possible to create a rectangular area image pair other than the first rectangular area image pair.
なお、矩形領域の画像を異なる座標の画像に変えながら多数の矩形領域画像のペアを作成することで教師データを構成するペア群を充実させることができ、当該教師ペアを用いて学習を行った高画質化エンジンによって効率的な高画質化が期待できる。ただし、機械学習モデルの高画質化に寄与しないペアは教師データに加えないようにすることができる。例えば、ペアを構成する出力データである高画質画像から作成した矩形領域画像が診断に適さない画質である場合には、そのような教師データを用いて学習を行った高画質化エンジンが出力する画像も画像診断に適さない画質になってしまう可能性がある。そのため、そのような高画質画像を含むペアを教師データから取り除くことができる。 By creating a large number of pairs of rectangular area images while changing the images of rectangular areas to images with different coordinates, the group of pairs that make up the training data can be enriched, and efficient image quality improvement can be expected by an image quality improvement engine that has trained using the training pairs. However, pairs that do not contribute to improving the image quality of the machine learning model can be prevented from being added to the training data. For example, if a rectangular area image created from a high-quality image that is output data that makes up a pair has image quality that is not suitable for diagnosis, the image output by an image quality improvement engine that has trained using such training data may also have image quality that is not suitable for image diagnosis. Therefore, pairs that include such high-quality images can be removed from the training data.
また、例えば、ペアである、低画質画像から作成した矩形領域画像と高画質画像から作成した矩形領域画像の平均輝度や輝度分布が大きく異なる場合も、そのようなペアを教師データから取り除くことができる。そのような教師データを用いて学習を行うと、高画質化エンジンが入力画像と大きく異なる輝度分布を持つ画像診断に適さない画像を出力してしまう可能性がある。 In addition, for example, if the average luminance or luminance distribution of a pair of rectangular area images created from a low-quality image and a high-quality image differs significantly, such pairs can be removed from the training data. If learning is performed using such training data, the image quality improvement engine may output an image that is unsuitable for image diagnosis, with a luminance distribution that differs significantly from the input image.
さらに、例えば、ペアである、低画質画像から作成した矩形領域画像と高画質画像から作成した矩形領域画像とに描画される撮影対象の構造や位置が大きく異なる場合を考える。この場合には、そのような教師データを用いて学習を行った高画質化エンジンが入力画像と大きく異なる構造や位置に撮影対象を描画した画像診断に適さない画像を出力してしまう可能性がある。そのため、このようなペアを教師データから取り除くこともできる。 Furthermore, consider a case where the structure and position of the object depicted in a pair of rectangular area images, one created from a low-image quality image and the other created from a high-image quality image, differ significantly. In this case, an image quality improvement engine that has learned using such training data may output an image that is unsuitable for image diagnosis, in which the object is depicted in a structure and position that differs significantly from that of the input image. For this reason, such pairs can be removed from the training data.
なお、第1の実施形態と同様に、教師データの入力データには、処理対象として想定される特定の撮影条件を持つ画像を用いるが、当該特定の撮影条件は、予め決定された撮影部位、撮影方式、及び撮影画角である。つまり、本実施形態に係る当該特定の撮影条件には、第1の実施形態と異なり、画像サイズは含まれない。 As with the first embodiment, images with specific shooting conditions that are expected to be processed are used as input data for the training data, but the specific shooting conditions are a predetermined shooting area, shooting method, and shooting angle of view. In other words, unlike the first embodiment, the specific shooting conditions in this embodiment do not include image size.
本実施形態に係る高画質化部404は、このような教師データで学習が行われた高画質化エンジンを用いて、入力画像を高画質化して高画質画像を生成する。この際、高画質化部404は、入力された画像を、隙間なく連続する、教師データについて設定された一定の画像サイズの矩形領域画像群に分割する。高画質化部404は、分割した矩形領域画像群のそれぞれを高画質化エンジンにより高画質化し、高画質な矩形領域画像群を生成する。その後、高画質化部404は、生成した高画質な矩形領域画像群を、入力画像の位置関係に応じて配置して結合し、高画質画像を生成する。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment uses an image quality improvement engine that has been trained using such teacher data to improve the image quality of an input image and generate a high-quality image. In this case, the image quality improvement unit 404 divides the input image into a group of continuous rectangular area images with no gaps and a fixed image size set for the teacher data. The image quality improvement unit 404 improves the image quality of each of the divided rectangular area images using the image quality improvement engine, generating a group of high-quality rectangular area images. The image quality improvement unit 404 then arranges and combines the generated high-quality rectangular area images according to the positional relationship of the input image, generating a high-quality image.
このように、本実施形態の高画質化部404は、入力された画像を矩形領域単位で高画質化し、高画質化した画像を結合することで、第1の実施形態では対処できなかった画像サイズの画像をも高画質化して高画質画像を生成することができる。 In this way, the image quality improvement unit 404 of this embodiment improves the image quality of the input image in units of rectangular regions, and by combining the improved image quality images, it is possible to improve the image quality of images of image sizes that could not be handled in the first embodiment, thereby generating a high-image quality image.
次に、図5、13及び14を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図13は、本実施形態に係る高画質化処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS510、ステップS520、及びステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、画像サイズ以外の撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to Figs. 5, 13, and 14. Fig. 13 is a flow diagram of the image quality improvement processing according to this embodiment. Note that the processing steps S510, S520, and S550 according to this embodiment are similar to those in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to shooting conditions other than image size, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS520において、第1の実施形態と同様に、撮影条件取得部402が入力画像の撮影条件群を取得したら、処理はステップS530に移行する。ステップS530では、高画質化可否判定部403が、取得された撮影条件群を用いて、高画質化部404に備える高画質化エンジンが入力画像を対処可能であるか否かを判定する。具体的には、高画質化可否判定部403は、入力画像の撮影条件について、高画質化エンジンが対処可能な、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角であるか否かを判定する。高画質化可否判定部403は、第1の実施形態と異なり、画像サイズは判定しない。 In step S520, as in the first embodiment, when the imaging condition acquisition unit 402 acquires a group of imaging conditions for the input image, the process proceeds to step S530. In step S530, the image quality improvement feasibility determination unit 403 uses the acquired group of imaging conditions to determine whether the image quality improvement engine provided in the image quality improvement unit 404 can handle the input image. Specifically, the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines whether the imaging conditions of the input image are imaging body part, imaging method, and imaging angle of view that the image quality improvement engine can handle. Unlike the first embodiment, the image quality improvement feasibility determination unit 403 does not determine the image size.
高画質化可否判定部403が、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角について判定し、入力画像が対処可能と判定された場合には、処理はステップS540に移行する。一方、高画質化可否判定部403が、これら撮影条件に基づいて、高画質化エンジンが入力画像を対処不可能であると判定した場合には、処理はステップS550に移行する。なお、画像処理装置400の設定や実装形態によっては、撮影部位、撮影方式、及び撮影画角のうちの一部に基づいて入力画像が処理不可能であると判定されたとしても、ステップS540における高画質化処理が実施されてもよい。 If the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines the imaging part, imaging method, and imaging angle of view, and determines that the input image can be handled, the process proceeds to step S540. On the other hand, if the image quality improvement feasibility determination unit 403 determines that the image quality improvement engine cannot handle the input image based on these imaging conditions, the process proceeds to step S550. Note that, depending on the settings and implementation form of the image processing device 400, the image quality improvement process in step S540 may be performed even if it is determined that the input image cannot be processed based on some of the imaging part, imaging method, and imaging angle of view.
処理がステップS540に移行すると、図13に示される本実施形態に係る高画質化処理が開始される。本実施形態に係る高画質化処理では、まず、ステップS1310において、図14に示すように、入力画像を隙間なく連続する、教師データについて設定された一定の画像サイズの矩形領域画像群に分割する。ここで、図14は、入力画像Im1410を一定の画像サイズの矩形領域画像R1411~R1426群に分割した一例を示す。なお、上述のよぅに、高画質化エンジンの設計によっては、高画質化エンジンの入力画像と出力画像の、それぞれの画像サイズや次元数が異なってもよい。この場合には、ステップS1320において生成される結合された高画質画像に欠損が無いように、入力画像の分割位置を重複させたり、分離させたりして、調整することができる。 When the process proceeds to step S540, the image quality improvement process according to this embodiment shown in FIG. 13 is started. In the image quality improvement process according to this embodiment, first, in step S1310, as shown in FIG. 14, the input image is divided into a group of rectangular area images of a certain image size set for the teacher data, which are continuous without gaps. Here, FIG. 14 shows an example in which the input image Im1410 is divided into a group of rectangular area images R1411 to R1426 of a certain image size. Note that, as described above, depending on the design of the image quality improvement engine, the image sizes and number of dimensions of the input image and output image of the image quality improvement engine may differ. In this case, the division positions of the input image can be adjusted by overlapping or separating so that there are no defects in the combined high-image quality image generated in step S1320.
次に、ステップS1320において、高画質化部404は、矩形領域画像R1411~R1426群のそれぞれを高画質化エンジンにより高画質化し、高画質な矩形領域画像群を生成する。 Next, in step S1320, the image quality improvement unit 404 improves the image quality of each of the rectangular area images R1411 to R1426 using an image quality improvement engine, generating a group of high-image-quality rectangular area images.
そして、ステップS1330において、高画質化部404は、生成した高画質な矩形領域画像群のそれぞれを、入力画像について分割した矩形領域画像R1411~R1426群のそれぞれと同様の位置関係に配置して結合し、高画質画像を生成する。 Then, in step S1330, the image quality improving unit 404 places each of the generated high-image-quality rectangular area images in the same positional relationship as each of the rectangular area images R1411 to R1426 divided from the input image, and combines them to generate a high-image-quality image.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、入力画像を所定の画像サイズの複数の矩形領域画像(第3の画像)R1411~R1426に分割する。その後、高画質化部404は、分割した複数の矩形領域画像R1411~R1426を高画質化エンジンに入力して複数の第4の画像を生成し、複数の第4の画像を統合することで、高画質画像を生成する。なお、統合時に矩形領域群間で位置関係が重なる場合には、該矩形領域群の画素値群を統合したり、上書きしたりすることができる。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment divides the input image into a plurality of rectangular area images (third images) R1411 to R1426 of a predetermined image size. The image quality improvement unit 404 then inputs the divided rectangular area images R1411 to R1426 to an image quality improvement engine to generate a plurality of fourth images, and integrates the plurality of fourth images to generate a high-quality image. Note that if the rectangular area groups overlap in positional relationship during integration, the pixel values of the rectangular area groups can be integrated or overwritten.
これにより、本実施形態の高画質化部404は、第1の実施形態では対処できなかった画像サイズの入力画像であっても、高画質化エンジンによって高画質化して高画質画像を生成することができる。また、教師データを、低画質画像及び高画質画像を所定の画像サイズに分割した複数の画像から作成すると、少ない画像から多くの教師データを作成することができる。そのため、この場合には、教師データを作成するための低画質画像及び高画質画像の数を少なくすることができる。 As a result, the image quality improvement unit 404 of this embodiment can use the image quality improvement engine to improve the image quality of input images of image sizes that could not be handled in the first embodiment, and generate high-quality images. Furthermore, if the teacher data is created from multiple images obtained by dividing low-quality images and high-quality images into a predetermined image size, a large amount of teacher data can be created from a small number of images. Therefore, in this case, the number of low-quality images and high-quality images used to create the teacher data can be reduced.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第7の実施形態>
次に、図15~17を参照して、第7の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、画質評価部が、検者の指示に応じて、複数の高画質化エンジンから出力された複数の高画質画像のうち最も高画質な画像を選択する。
Seventh embodiment
Next, an image processing apparatus according to a seventh embodiment will be described with reference to Figures 15 to 17. In this embodiment, an image quality evaluation unit selects the image with the highest image quality from among multiple high-image-quality images output from multiple image quality improvement engines in response to an instruction from an examiner.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as those of the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment.
図15は、本実施形態に係る画像処理装置1500の概略的な構成を示す。本実施形態に係る画像処理装置1500には、取得部401、撮影条件取得部402、高画質化可否判定部403、高画質化部404、及び出力部405に加えて、画質評価部1506が設けられている。なお、画像処理装置1500は、これら構成要素のうちの一部が設けられた複数の装置で構成されてもよい。ここで、取得部401、撮影条件取得部402、高画質化可否判定部403、高画質化部404、及び出力部405は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Figure 15 shows a schematic configuration of an image processing device 1500 according to this embodiment. In addition to the acquisition unit 401, the shooting condition acquisition unit 402, the image quality improvement possibility determination unit 403, the image quality improvement unit 404, and the output unit 405, the image quality evaluation unit 1506 is provided in the image processing device 1500 according to this embodiment. Note that the image processing device 1500 may be composed of multiple devices provided with some of these components. Here, the acquisition unit 401, the shooting condition acquisition unit 402, the image quality improvement possibility determination unit 403, the image quality improvement unit 404, and the output unit 405 are the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, so the configuration shown in Figure 4 is indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
また、画像処理装置1500は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様に撮影装置10、表示部20及び不図示の他の装置と、任意の回路やネットワークを介して接続されてよい。また、これらの装置は、他の任意の装置と回路やネットワークを介して接続されてもよいし、他の任意の装置と一体的に構成されてもよい。なお、これらの装置は本実施形態では別個の装置とされているが、これらの装置の一部又は全部を一体的に構成してもよい。 Furthermore, the image processing device 1500 may be connected to the imaging device 10, the display unit 20, and other devices (not shown) via any circuit or network, similar to the image processing device 400 according to the first embodiment. Furthermore, these devices may be connected to any other device via a circuit or network, or may be configured integrally with any other device. Note that, although these devices are separate devices in this embodiment, some or all of these devices may be configured integrally.
本実施形態に係る高画質化部404には、それぞれ異なる教師データを用いて機械学習が行われた二つ以上の高画質化エンジンが備えられている。ここで、本実施形態に係る教師データ群の作成方法について説明する。具体的には、まず、様々な撮影条件によって撮影された、低画質画像である入力データと高画質画像である出力データのペア群を用意する。次に、任意の撮影条件の組み合わせによってペア群をグルーピングすることで、教師データ群を作成する。例えば、第1の撮影条件の組み合わせによって取得されたペア群で構成される第1の教師データ、第2の撮影条件の組み合わせによって取得されたペア群で構成される第2の教師データというように、教師データ群として作成する。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with two or more image quality improvement engines that have undergone machine learning using different teacher data. Here, a method for creating a teacher data group according to this embodiment will be described. Specifically, first, a group of pairs of input data, which is a low-quality image, and output data, which is a high-quality image, captured under various shooting conditions is prepared. Next, a teacher data group is created by grouping the pair groups according to any combination of shooting conditions. For example, a teacher data group is created in such a way that a first teacher data group is composed of a pair group acquired by a first combination of shooting conditions, and a second teacher data group is composed of a pair group acquired by a second combination of shooting conditions.
その後、各教師データを用いて別々の高画質化エンジンに機械学習を行わせる。例えば、第1の教師データでトレーニングされた機械学習モデルに対応する第1の高画質化エンジン、第2の教師データでトレーニングされた機械学習モデルに対応する第2の高画質化エンジンというように高画質化エンジン群を用意する。 Then, separate image quality improvement engines are made to perform machine learning using each training data. For example, a group of image quality improvement engines is prepared, such as a first image quality improvement engine corresponding to a machine learning model trained with the first training data, and a second image quality improvement engine corresponding to a machine learning model trained with the second training data.
このような高画質化エンジンは、それぞれ対応する機械学習モデルのトレーニングに用いた教師データが異なるため、高画質化エンジンに入力される画像の撮影条件によって、入力画像を高画質化できる程度が異なる。具体的には、第1の高画質化エンジンは、第1の撮影条件の組み合わせで撮影して取得された入力画像に対しては高画質化の程度が高く、第2の撮影条件の組み合わせで撮影して取得された画像に対しては高画質化の程度が低い。同様に、第2の高画質化エンジンは、第2の撮影条件で撮影して取得された入力画像に対しては高画質化の程度が高く、第1の撮影条件で撮影して取得された画像に対しては高画質化の程度が低い。 Since each of these image quality improvement engines uses different teacher data to train the corresponding machine learning model, the degree to which the image quality of the input image can be improved varies depending on the shooting conditions of the image input to the image quality improvement engine. Specifically, the first image quality improvement engine provides a high degree of image quality improvement for input images captured and acquired under the first combination of shooting conditions, and a low degree of image quality improvement for images captured and acquired under the second combination of shooting conditions. Similarly, the second image quality improvement engine provides a high degree of image quality improvement for input images captured and acquired under the second shooting conditions, and a low degree of image quality improvement for images captured and acquired under the first shooting conditions.
教師データのそれぞれが撮影条件の組み合わせによってグルーピングされたペア群で構成されることにより、該ペア群を構成する画像群の画質傾向が似る。このため、高画質化エンジンは対応する撮影条件の組み合わせであれば、第1の実施形態に係る高画質化エンジンよりも効果的に高画質化を行うことができる。なお、教師データのペアをグルーピングするための撮影条件の組み合わせは、任意であってよく、例えば、撮影部位、撮影画角、及び画像の解像度のうちの二つ以上の組み合わせであってよい。また、教師データのグルーピングを、第2の実施形態と同様に、一つの撮影条件に基づいて行ってもよい。 Since each piece of training data is composed of pairs grouped according to a combination of shooting conditions, the image quality tendencies of the images constituting the pair groups are similar. Therefore, the image quality improvement engine can improve image quality more effectively than the image quality improvement engine according to the first embodiment, so long as the combination of shooting conditions corresponds. Note that the combination of shooting conditions for grouping pairs of training data may be any combination, and may be, for example, a combination of two or more of the shooting part, shooting angle of view, and image resolution. Furthermore, training data may be grouped based on a single shooting condition, as in the second embodiment.
画質評価部1506は、高画質化部404が、複数の高画質化エンジンを用いて生成した複数の高画質画像について、検者の指示に応じて、最も画質の高い高画質画像を選択する。 The image quality assessment unit 1506 selects the high-quality image with the highest image quality from the multiple high-quality images generated by the image quality improvement unit 404 using multiple image quality improvement engines, in accordance with the examiner's instructions.
出力部405は、画質評価部1506が選択した高画質画像を表示部20に表示させたり、他の装置に出力したりすることができる。なお、出力部405は、高画質化部404が生成した複数の高画質画像を表示部20に表示させることができ、画質評価部1506は、表示部20を確認した検者からの指示に応じて最も画質の高い高画質画像を選択することができる。 The output unit 405 can display the high-quality image selected by the image quality evaluation unit 1506 on the display unit 20 or output it to another device. The output unit 405 can display multiple high-quality images generated by the image quality improvement unit 404 on the display unit 20, and the image quality evaluation unit 1506 can select the high-quality image with the highest image quality in response to instructions from the examiner who checks the display unit 20.
これにより、画像処理装置1500は、複数の高画質化エンジンを用いて生成された複数の高画質画像のうち、検者の指示に応じた最も画質の高い高画質画像を出力することができる。 This allows the image processing device 1500 to output the highest quality image in accordance with the examiner's instructions from among multiple high quality images generated using multiple image quality improvement engines.
以下、図16及び17を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図16は、本実施形態に係る一連の画像処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS1610及びステップS1620の処理は、第1の実施形態におけるステップS510及びステップS520での処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS1620の処理の後に、ステップS1630の処理を省き、処理をステップS1640に移行してよい。 Below, a series of image processing according to this embodiment will be described with reference to Figs. 16 and 17. Fig. 16 is a flow diagram of a series of image processing according to this embodiment. Note that the processing of steps S1610 and S1620 according to this embodiment is similar to the processing of steps S510 and S520 in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. Note that, when improving the image quality of an input image unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing of step S1620, the processing of step S1630 may be omitted and the processing may proceed to step S1640.
ステップS1620において、第1の実施形態と同様に、撮影条件取得部402が入力画像の撮影条件群を取得したら、処理はステップS1630に移行する。ステップS1630では、高画質化可否判定部403が、第2の実施形態と同様に、取得された撮影条件群を用いて、高画質化部404に備える高画質化エンジンのいずれかが入力画像を対処可能であるか否かを判定する。 In step S1620, as in the first embodiment, the shooting condition acquisition unit 402 acquires a group of shooting conditions for the input image, and the process proceeds to step S1630. In step S1630, as in the second embodiment, the image quality improvement feasibility determination unit 403 uses the acquired group of shooting conditions to determine whether or not any of the image quality improvement engines included in the image quality improvement unit 404 can handle the input image.
高画質化可否判定部403が、高画質化エンジン群のいずれも入力画像を対処不可能であると判定した場合には、処理はステップS1660に移行する。一方で、高画質化可否判定部403が、高画質化エンジン群のいずれかが入力画像を対処可能であると判定した場合には、処理はステップS1640に移行する。なお、画像処理装置1500の設定や実装形態によっては、第1の実施形態と同様に、高画質化エンジンによって一部の撮影条件が対処不可能であると判定されたとしても、ステップS1640を実施してもよい。 If the image quality improvement capability determination unit 403 determines that none of the image quality improvement engines can handle the input image, the process proceeds to step S1660. On the other hand, if the image quality improvement capability determination unit 403 determines that any of the image quality improvement engines can handle the input image, the process proceeds to step S1640. Note that, depending on the settings and implementation form of the image processing device 1500, step S1640 may be performed, as in the first embodiment, even if the image quality improvement engines have determined that some shooting conditions cannot be handled.
ステップS1640においては、高画質化部404が、高画質化エンジン群のそれぞれにステップS1610において取得した入力画像を入力し、高画質画像群を生成する。 In step S1640, the image quality improvement unit 404 inputs the input image acquired in step S1610 to each of the image quality improvement engines, and generates a group of high-image-quality images.
ステップS1650では、画質評価部1506が、ステップS1640において生成された高画質画像群のうち最も高画質な画像を選択する。具体的には、まず、出力部405が、ステップS1640で生成された高画質画像群を、表示部20のユーザーインターフェースに表示させる。 In step S1650, the image quality assessment unit 1506 selects the image with the highest image quality from the group of high-image-quality images generated in step S1640. Specifically, first, the output unit 405 displays the group of high-image-quality images generated in step S1640 on the user interface of the display unit 20.
ここで、図17に当該インターフェースの一例を示す。当該インターフェースには、入力画像Im1710、及び高画質化エンジン群のそれぞれが出力した高画質画像Im1720,Im1730,Im1740,Im1750のそれぞれが表示される。検者は不図示の任意の入力装置を操作して、画像群(高画質画像Im1720~Im1750)のうち、最も高画質、つまり、最も画像診断に適した画像を指示する。なお、高画質化エンジンによって高画質化していない入力画像の方が、画像診断に適している可能性もあるので、検者による指示の対象となる画像群に入力画像を加えてもよい。 Here, FIG. 17 shows an example of the interface. The interface displays input image Im1710, and high-quality images Im1720, Im1730, Im1740, and Im1750 output by each of the image quality improvement engines. The examiner operates any input device (not shown) to specify the image with the highest image quality, that is, the image most suitable for image diagnosis, from the image group (high-quality images Im1720 to Im1750). Note that since an input image that has not been improved in image quality by the image quality improvement engine may be more suitable for image diagnosis, the input image may be added to the image group that is the subject of the examiner's specification.
その後、画質評価部1506は、検者によって指示された高画質画像を最も高画質な画像として選択する。 The image quality assessment unit 1506 then selects the high-quality image indicated by the examiner as the image with the highest quality.
ステップS1660においては、出力部405が、ステップS1650において選択された画像を表示部20に表示させたり、他の装置に出力したりする。ただし、ステップS1630において、入力画像が処理不可能であると判定されている場合には、出力部405は、入力画像を出力画像として出力する。なお、出力部405は、検者によって入力画像が指示された場合や、入力画像が処理不可能であった場合には、表示部20に出力画像が入力画像と同じであることを表示させてもよい。 In step S1660, the output unit 405 displays the image selected in step S1650 on the display unit 20 or outputs it to another device. However, if it is determined in step S1630 that the input image cannot be processed, the output unit 405 outputs the input image as the output image. Note that if an input image is specified by the examiner or if the input image cannot be processed, the output unit 405 may display on the display unit 20 that the output image is the same as the input image.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、複数の高画質化エンジンを用いて、入力画像から複数の高画質画像を生成し、画像処理装置1500の出力部405は、検者の指示に応じて、複数の高画質画像のうち少なくとも一つの画像を出力する。特に、本実施形態では、出力部405は、検者の指示に応じて、最も高画質な画像を出力する。これにより、画像処理装置1500は、複数の高画質化エンジンを用いて生成された複数の高画質画像のうち、検者の指示に応じた画質の高い高画質画像を出力することができる。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment generates multiple high-quality images from an input image using multiple image quality improvement engines, and the output unit 405 of the image processing device 1500 outputs at least one of the multiple high-quality images in response to the examiner's instructions. In particular, in this embodiment, the output unit 405 outputs the image with the highest image quality in response to the examiner's instructions. This allows the image processing device 1500 to output the high-quality image with the highest image quality in response to the examiner's instructions from among the multiple high-quality images generated using the multiple image quality improvement engines.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置1500に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 1500, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第8の実施形態>
次に、図15及び16を参照して、第8の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、画質評価部が、画質評価エンジンを用いて、複数の高画質化エンジンから出力された複数の高画質画像のうち最も高画質な画像を選択する。
Eighth embodiment
Next, an image processing device according to an eighth embodiment will be described with reference to Figures 15 and 16. In this embodiment, an image quality evaluation unit uses an image quality evaluation engine to select an image with the highest image quality from among a plurality of high-image-quality images output from a plurality of image quality improvement engines.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第7の実施形態に係る画像処理装置1500と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第7の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第7の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図15に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 1500 according to the seventh embodiment. Therefore, the image processing device according to this embodiment will be described below, focusing on the differences from the image processing device according to the seventh embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the seventh embodiment, the configuration shown in FIG. 15 is indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る画質評価部1506には、入力された画像の画質を評価する画質評価エンジンが備えられている。画質評価エンジンは入力された画像に対する画質評価指数を出力する。本実施形態に係る画質評価エンジンにおいて画質評価指数を算出する画質評価処理手法は、機械学習アルゴリズムを用いて構築した機械学習モデルを用いる。機械学習モデルをトレーニングする教師データを構成するペアの入力データは、事前に様々な撮影条件によって撮影された低画質画像群と高画質画像群とで構成される画像群である。また、機械学習モデルをトレーニングする教師データを構成するペアの出力データは、例えば、画像診断を行う検者が入力データの画像群のそれぞれについて設定した画質評価指数群である。 The image quality evaluation unit 1506 according to this embodiment is equipped with an image quality evaluation engine that evaluates the image quality of an input image. The image quality evaluation engine outputs an image quality evaluation index for the input image. The image quality evaluation processing method for calculating the image quality evaluation index in the image quality evaluation engine according to this embodiment uses a machine learning model constructed using a machine learning algorithm. The input data of the pairs constituting the teacher data for training the machine learning model are image groups consisting of a group of low-image-quality images and a group of high-image-quality images captured in advance under various shooting conditions. In addition, the output data of the pairs constituting the teacher data for training the machine learning model are, for example, a group of image quality evaluation indices set for each of the image groups of the input data by an examiner performing image diagnosis.
次に図16を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS1610、ステップS1620、ステップS1630、及びステップS1660の処理は、第7の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS1620の処理の後に、ステップS1630の処理を省き、処理をステップS1640に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 16. Note that the processing steps S1610, S1620, S1630, and S1660 according to this embodiment are similar to those steps in the seventh embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S1620, the processing step S1630 may be omitted and the processing may proceed to step S1640.
ステップS1630において、第7の実施形態と同様に、高画質化可否判定部403が、高画質化エンジン群のいずれかが入力画像を対処可能であると判定した場合には、処理はステップS1640に移行する。なお、画像処理装置1500の設定や実装形態によっては、第1の実施形態と同様に、高画質化エンジンによって一部の撮影条件が対処不可能であると判定されたとしても、ステップS1640を実施してもよい。 In step S1630, as in the seventh embodiment, if the image quality improvement capability determination unit 403 determines that one of the image quality improvement engines can handle the input image, the process proceeds to step S1640. Note that, as in the first embodiment, depending on the settings and implementation form of the image processing device 1500, step S1640 may be performed even if the image quality improvement engine determines that some shooting conditions cannot be handled by the image quality improvement engine.
ステップS1640においては、高画質化部404が、高画質化エンジン群のそれぞれにステップS1610において取得した入力画像を入力し、高画質画像群を生成する。 In step S1640, the image quality improvement unit 404 inputs the input image acquired in step S1610 to each of the image quality improvement engines, and generates a group of high-image-quality images.
ステップS1650では、画質評価部1506が、ステップS1640において生成された高画質画像群のうち最も高画質な画像を選択する。具体的には、まず、画質評価部1506が、ステップS1640で生成された高画質画像群を、画質評価エンジンに入力する。画質評価エンジンは、入力された各高画質画像について、学習に基づいて、画質評価指数を算出する。画質評価部1506は、算出された画質評価指数のうち最も高い画質評価指数が算出された高画質画像を選択する。なお、高画質化エンジンによって高画質化していない入力画像の方が、画像診断に適している可能性もあるので、画質評価部1506は、画質評価エンジンに入力画像も入力し、入力画像に対する画質評価指数も選択に加えてもよい。ステップS1660は、第7の実施形態のステップS1660と同様であるため説明を省略する。 In step S1650, the image quality evaluation unit 1506 selects the image with the highest image quality from the group of high-quality images generated in step S1640. Specifically, the image quality evaluation unit 1506 first inputs the group of high-quality images generated in step S1640 to the image quality evaluation engine. The image quality evaluation engine calculates an image quality evaluation index for each input high-quality image based on learning. The image quality evaluation unit 1506 selects the high-quality image with the highest image quality evaluation index calculated from the calculated image quality evaluation indexes. Note that since an input image that has not been improved in quality by the image improvement engine may be more suitable for image diagnosis, the image quality evaluation unit 1506 may also input the input image to the image quality evaluation engine and add the image quality evaluation index for the input image to the selection. Step S1660 is similar to step S1660 in the seventh embodiment, and therefore a description thereof will be omitted.
上記のように、本実施形態に係る画像処理装置1500は、高画質画像の画質を評価する画質評価部1506を更に備える。高画質化部404は、複数の高画質化エンジンを用いて、入力画像から複数の高画質画像を生成し、画像処理装置1500の出力部405は、画質評価部1506による評価結果に応じて、複数の高画質画像のうち少なくとも一つの画像を出力する。特に、本実施形態に係る画質評価部1506は、所定の評価手法による評価値を学習データとした画質評価エンジンを含む。画質評価部1506は、複数の高画質画像のうち、画質評価部1506による画質評価エンジンを用いた評価の結果が最も高い高画質画像を選択する。出力部405は、画質評価部1506によって選択された最も評価値が高い高画質画像を出力する。 As described above, the image processing device 1500 according to this embodiment further includes an image quality evaluation unit 1506 that evaluates the image quality of the high-quality image. The image quality improvement unit 404 generates multiple high-quality images from an input image using multiple image quality improvement engines, and the output unit 405 of the image processing device 1500 outputs at least one of the multiple high-quality images according to the evaluation result by the image quality evaluation unit 1506. In particular, the image quality evaluation unit 1506 according to this embodiment includes an image quality evaluation engine that uses an evaluation value by a predetermined evaluation method as learning data. The image quality evaluation unit 1506 selects the high-quality image that has the highest evaluation result using the image quality evaluation engine by the image quality evaluation unit 1506 from the multiple high-quality images. The output unit 405 outputs the high-quality image with the highest evaluation value selected by the image quality evaluation unit 1506.
これにより、本実施形態に係る画像処理装置1500では、画質評価エンジンの出力に基づいて、複数の高画質画像から最も画像診断に適した高画質画像を容易に出力することができる。 As a result, the image processing device 1500 according to this embodiment can easily output the high-quality image most suitable for image diagnosis from among multiple high-quality images based on the output of the image quality evaluation engine.
なお、本実施形態では、画質評価部1506が画質評価エンジンによって出力される画質評価指数のうち最も高い画質評価指数の高画質画像を選択し、出力部405が選択された高画質画像を表示部20に表示させた。しかしながら、画質評価部1506の構成はこれに限られない。例えば、画質評価部1506は画質評価エンジンによって出力される画質評価指数のうち上位いくつかの画質評価指数の高画質画像を選択し、出力部405が選択された高画質画像を表示部20に表示させてもよい。また、出力部405が、画質評価エンジンによって出力された画質評価指数を対応する高画質画像とともに表示部20に表示させ、画質評価部1506が検者の指示に応じて、最も高画質な画像を選択してもよい。 In this embodiment, the image quality evaluation unit 1506 selects a high-quality image with the highest image quality evaluation index among the image quality evaluation indices output by the image quality evaluation engine, and the output unit 405 displays the selected high-quality image on the display unit 20. However, the configuration of the image quality evaluation unit 1506 is not limited to this. For example, the image quality evaluation unit 1506 may select high-quality images with the top several image quality evaluation indices among the image quality evaluation indices output by the image quality evaluation engine, and the output unit 405 may display the selected high-quality image on the display unit 20. In addition, the output unit 405 may display the image quality evaluation index output by the image quality evaluation engine together with the corresponding high-quality image on the display unit 20, and the image quality evaluation unit 1506 may select the image with the highest image quality in accordance with the examiner's instructions.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置1500に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 1500, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第9の実施形態>
次に、図18及び19を参照して、第9の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、真贋評価部が、真贋評価エンジンを用いて、高画質化部404によって生成された高画質画像が十分に高画質化されたものであるか否かを評価する。
Ninth embodiment
Next, an image processing device according to a ninth embodiment will be described with reference to Figures 18 and 19. In this embodiment, an authenticity evaluation unit uses an authenticity evaluation engine to evaluate whether or not the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has been sufficiently improved in quality.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as those of the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment.
図18は、本実施形態に係る画像処理装置1800の概略的な構成を示す。本実施形態に係る画像処理装置1800には、取得部401、撮影条件取得部402、高画質化可否判定部403、高画質化部404、及び出力部405に加えて、真贋評価部1807が設けられている。なお、画像処理装置1800は、これら構成要素のうちの一部が設けられた複数の装置で構成されてもよい。ここで、取得部401、撮影条件取得部402、高画質化可否判定部403、高画質化部404、及び出力部405は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Figure 18 shows a schematic configuration of an image processing device 1800 according to this embodiment. In addition to the acquisition unit 401, the shooting condition acquisition unit 402, the image quality improvement possibility determination unit 403, the image quality improvement unit 404, and the output unit 405, the image processing device 1800 according to this embodiment is provided with an authenticity evaluation unit 1807. Note that the image processing device 1800 may be composed of multiple devices provided with some of these components. Here, the acquisition unit 401, the shooting condition acquisition unit 402, the image quality improvement possibility determination unit 403, the image quality improvement unit 404, and the output unit 405 are the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, so the configuration shown in Figure 4 is indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
また、画像処理装置1800は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様に撮影装置10、表示部20及び不図示の他の装置と、任意の回路やネットワークを介して接続されてよい。また、これらの装置は、他の任意の装置と回路やネットワークを介して接続されてもよいし、他の任意の装置と一体的に構成されてもよい。なお、これらの装置は本実施形態では別個の装置とされているが、これらの装置の一部又は全部を一体的に構成してもよい。 Furthermore, the image processing device 1800 may be connected to the imaging device 10, the display unit 20, and other devices (not shown) via any circuit or network, similar to the image processing device 400 according to the first embodiment. Furthermore, these devices may be connected to any other device via a circuit or network, or may be configured integrally with any other device. Note that, although these devices are separate devices in this embodiment, some or all of these devices may be configured integrally.
真贋評価部1807には、真贋評価エンジンが備えられている。真贋評価部1807は、真贋評価エンジンを用いて、高画質化エンジンが生成した高画質画像が十分に高画質化されているか否かを評価する。本実施形態に係る真贋評価エンジンにおける真贋評価処理手法は、機械学習アルゴリズムを用いて構築した機械学習モデルを用いる。 The authenticity evaluation unit 1807 is equipped with an authenticity evaluation engine. The authenticity evaluation unit 1807 uses the authenticity evaluation engine to evaluate whether the high-quality image generated by the image quality improvement engine has been sufficiently improved in quality. The authenticity evaluation processing method in the authenticity evaluation engine according to this embodiment uses a machine learning model constructed using a machine learning algorithm.
機械学習モデルをトレーニングする教師データには、事前に様々な撮影条件によって撮影された高画質画像群と対象の撮影装置によって撮影され取得されたことを表すラベル(以下、真作ラベル)とのペア群が含まれる。また、教師データには、高画質化の精度の悪い高画質化エンジンに低画質画像を入力して生成した高画質画像群と対象の撮影装置によって撮影され取得されていないことを表すラベル(以下、贋作ラベル)とのペア群が含まれる。 The training data for training the machine learning model includes pairs of high-quality images taken in advance under various shooting conditions and labels indicating that the images were taken and acquired with the target imaging device (hereinafter, genuine labels). The training data also includes pairs of high-quality images generated by inputting low-quality images into an image-enhancing engine with poor image-enhancing accuracy and labels indicating that the images were not taken and acquired with the target imaging device (hereinafter, counterfeit labels).
このような教師データを用いて学習が行われた真贋評価エンジンは、入力された画像に対し、確実に撮影装置によって撮影され取得された画像か否かを評価できるわけではないが、撮影装置によって撮影され取得された画像らしさを持つ画像か否かを評価できる。この特性を利用して、真贋評価部1807は、真贋評価エンジンに高画質化部404が生成した高画質画像を入力することで、高画質化部404が生成した高画質画像が十分に高画質化されているか否かを評価できる。 An authenticity evaluation engine that has been trained using such teacher data cannot reliably evaluate whether an input image is an image that was captured and acquired by a camera device, but it can evaluate whether the image resembles an image that was captured and acquired by a camera device. Using this characteristic, the authenticity evaluation unit 1807 can input a high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 to the authenticity evaluation engine, and evaluate whether the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has been sufficiently improved in quality.
出力部405は、真贋評価部1807によって高画質化部404が生成した高画質画像が十分に高画質化されていると判断されたら、当該高画質画像を表示部20に表示させる。一方、出力部405は、真贋評価部1807によって、高画質化部404が生成した高画質画像が十分に高画質化されていないと判断されたら、入力画像を表示部20に表示させる。なお、出力部405は、入力画像を表示させる際に、高画質化部404によって生成された高画質画像が十分に高画質化されなかったことや表示されている画像が入力画像であることを表示部20に表示させることができる。 When the authenticity evaluation unit 1807 determines that the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has been sufficiently improved, the output unit 405 displays the high-quality image on the display unit 20. On the other hand, when the authenticity evaluation unit 1807 determines that the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has not been sufficiently improved, the output unit 405 displays the input image on the display unit 20. Note that, when displaying the input image, the output unit 405 can display on the display unit 20 that the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has not been sufficiently improved or that the image being displayed is the input image.
以下、図19を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図19は、本実施形態に係る一連の画像処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS1910~ステップS1940の処理は、第1の実施形態におけるステップS510~ステップS540での処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS1920の処理の後に、ステップS1930の処理を省き、処理をステップS1940に移行してよい。 Below, a series of image processing according to this embodiment will be described with reference to FIG. 19. FIG. 19 is a flow diagram of a series of image processing according to this embodiment. Note that the processing from step S1910 to step S1940 according to this embodiment is similar to the processing from step S510 to step S540 in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. Note that, if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing of step S1920, the processing of step S1930 may be omitted and the processing may proceed to step S1940.
ステップS1940において、高画質化部404が高画質画像群を生成したら、処理はステップS1950に移行する。ステップS1950では、真贋評価部1807が、ステップS1940において生成された高画質画像を真贋評価エンジンに入力し、真贋評価エンジンの出力に基づいて真贋評価を行う。具体的には、真贋評価部1807は、真贋評価エンジンから真作ラベル(真)が出力された場合には、生成された高画質画像が十分に高画質化されていると評価する。一方、真贋評価エンジンから贋作ラベル(偽)が出力された場合には、真贋評価部1807は、生成された高画質画像が十分に高画質化されていないと評価する。 In step S1940, when the image quality improvement unit 404 generates a group of high-quality images, the process proceeds to step S1950. In step S1950, the authenticity evaluation unit 1807 inputs the high-quality images generated in step S1940 to an authenticity evaluation engine, and performs an authenticity evaluation based on the output of the authenticity evaluation engine. Specifically, if the authenticity evaluation engine outputs a genuine label (genuine), the authenticity evaluation unit 1807 evaluates that the generated high-quality images have been sufficiently improved in image quality. On the other hand, if the authenticity evaluation engine outputs a counterfeit label (fake), the authenticity evaluation unit 1807 evaluates that the generated high-quality images have not been sufficiently improved in image quality.
ステップS1960においては、出力部405が、真贋評価部1807によって高画質化部404が生成した高画質画像が十分に高画質化されていると判断されたら、当該高画質画像を表示部20に表示させる。一方、出力部405は、真贋評価部1807によって、高画質化部404が生成した高画質画像が十分に高画質化されていないと判断されたら、入力画像を表示部20に表示させる。 In step S1960, if the authenticity evaluation unit 1807 determines that the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has been sufficiently improved in quality, the output unit 405 causes the display unit 20 to display the high-quality image. On the other hand, if the authenticity evaluation unit 1807 determines that the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 has not been sufficiently improved in quality, the output unit 405 causes the display unit 20 to display the input image.
上記のように、本実施形態に係る画像処理装置1800は、高画質画像の画質を評価する真贋評価部1807を更に備え、真贋評価部1807は画像の真贋を評価する真贋評価エンジンを含む。真贋評価エンジンは、高画質化部404の高画質化エンジンよりも高画質化処理の精度が低い(悪い)高画質化エンジンによって生成された画像を学習データとした機械学習エンジンを含む。画像処理装置1800の出力部405は、真贋評価部の真贋評価エンジンからの出力が真である場合に、高画質画像を出力する。 As described above, the image processing device 1800 according to this embodiment further includes an authenticity evaluation unit 1807 that evaluates the image quality of a high-quality image, and the authenticity evaluation unit 1807 includes an authenticity evaluation engine that evaluates the authenticity of an image. The authenticity evaluation engine includes a machine learning engine that uses as learning data images generated by an image quality improvement engine that has lower (worse) image quality improvement processing accuracy than the image quality improvement engine of the image quality improvement unit 404. The output unit 405 of the image processing device 1800 outputs a high-quality image when the output from the authenticity evaluation engine of the authenticity evaluation unit is true.
これにより、本実施形態に係る画像処理装置1800では、検者は十分に高画質化された高画質画像を効率よく確認することができる。 As a result, with the image processing device 1800 according to this embodiment, the examiner can efficiently check high-quality images that have been sufficiently improved.
また、高画質化エンジンの機械学習モデルと真贋評価エンジンの機械学習モデルとを協調させてトレーニングすることによって、双方のエンジンの効率や精度を向上させてもよい。 In addition, the machine learning model of the image quality improvement engine and the machine learning model of the authenticity evaluation engine may be trained in coordination to improve the efficiency and accuracy of both engines.
なお、本実施形態では、高画質化部404が一つの高画質画像を生成し、真贋評価部1807が生成された一つの高画質画像について評価を行う構成としたが、真贋評価部1807の評価はこれに限られない。例えば、第2の実施形態のように、高画質化部404が複数の高画質化エンジンを用いて複数の高画質画像を生成する場合には、真贋評価部1807が生成された複数の高画質画像の少なくとも一つについて評価を行う構成としてもよい。この場合、例えば真贋評価部1807は、生成された複数の高画質画像の全てについて評価を行ってもよいし、複数の高画質画像のうち検者によって指示された画像のみについて評価を行ってもよい。 In this embodiment, the image quality improvement unit 404 generates one high-quality image, and the authenticity evaluation unit 1807 evaluates the generated high-quality image, but the evaluation by the authenticity evaluation unit 1807 is not limited to this. For example, as in the second embodiment, when the image quality improvement unit 404 generates multiple high-quality images using multiple image quality improvement engines, the authenticity evaluation unit 1807 may be configured to evaluate at least one of the multiple high-quality images generated. In this case, for example, the authenticity evaluation unit 1807 may evaluate all of the multiple high-quality images generated, or may evaluate only the image of the multiple high-quality images specified by the examiner.
さらに、出力部405は、真贋評価部1807による高画質画像が十分に高画質化されているか否かの判断結果を表示部20に表示させ、検者の指示に応じて、高画質画像を出力してもよい。 Furthermore, the output unit 405 may cause the display unit 20 to display the result of the judgment made by the authenticity evaluation unit 1807 as to whether or not the high-quality image has been sufficiently improved in quality, and output the high-quality image according to the examiner's instructions.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置1800に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 1800, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第10の実施形態>
次に、図4及び5を参照して、第10の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が三次元の入力画像を複数の二次元画像に分割して高画質化エンジンに入力し、高画質化エンジンからの出力画像を結合することで三次元の高画質画像を生成する。
Tenth embodiment
Next, an image processing device according to a tenth embodiment will be described with reference to Figures 4 and 5. In this embodiment, an image quality improvement unit divides a three-dimensional input image into a plurality of two-dimensional images, inputs the images to an image quality improvement engine, and combines output images from the image quality improvement engine to generate a three-dimensional high-quality image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る取得部401は、構造的に連続する二次元画像群で構成された、三次元画像を取得する。具体的には、三次元画像は、例えば、OCTのBスキャン像(断層画像)群で構成された三次元OCTボリューム画像である。また、例えば、アキシャル断層像群で構成された三次元CTボリューム画像である。 The acquisition unit 401 according to this embodiment acquires a three-dimensional image composed of a group of structurally continuous two-dimensional images. Specifically, the three-dimensional image is, for example, a three-dimensional OCT volume image composed of a group of OCT B-scan images (tomographic images). Also, for example, it is a three-dimensional CT volume image composed of a group of axial tomographic images.
高画質化部404には、第1の実施形態と同様に、高画質化エンジンが備えられている。なお、高画質化エンジンの教師データである入力データと出力データのペア群は二次元画像の画像群により構成されている。高画質化部404は、取得された三次元画像を複数の二次元画像に分割し、二次元画像毎に高画質化エンジンに入力する。これにより、高画質化部404は、複数の二次元の高画質画像を生成することができる。 The image quality improvement unit 404 is equipped with an image quality improvement engine, as in the first embodiment. Note that the pair group of input data and output data, which is the teacher data for the image quality improvement engine, is composed of a group of two-dimensional images. The image quality improvement unit 404 divides the acquired three-dimensional image into multiple two-dimensional images, and inputs each two-dimensional image to the image quality improvement engine. This allows the image quality improvement unit 404 to generate multiple two-dimensional high-quality images.
出力部405は、高画質化部404によって、三次元画像の各二次元画像について生成された複数の二次元の高画質画像を結合し、三次元の高画質画像を出力する。 The output unit 405 combines the multiple two-dimensional high-quality images generated by the image quality improvement unit 404 for each two-dimensional image of the three-dimensional image, and outputs a three-dimensional high-quality image.
次に、図5を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS510~ステップS530、及びステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。ただし、ステップS510では、取得部401は三次元画像を取得する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Note that the processing steps S510 to S530 and S550 according to this embodiment are similar to those in the first embodiment, and therefore will not be described. However, in step S510, the acquisition unit 401 acquires a three-dimensional image. Note that, if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS530において、高画質化可否判定部403が、高画質化エンジンによって入力画像を対処可能と判定した場合には、処理はステップS540に移行する。なお、高画質化可否判定部403は、三次元画像の撮影条件に基づいて当該判定を行ってもよいし、三次元画像を構成する複数の二次元画像に関する撮影条件に基づいて当該判定を行ってもよい。ステップS540では、高画質化部404が、取得された三次元画像を複数の二次元画像に分割する。高画質化部404は、分割した複数の二次元画像のそれぞれを高画質化エンジンに入力し、複数の二次元の高画質画像を生成する。高画質化部404は、取得した三次元画像に基づいて、生成した複数の二次元の高画質画像を結合し、三次元の高画質画像を生成する。 In step S530, if the image quality improvement possibility determination unit 403 determines that the input image can be handled by the image quality improvement engine, the process proceeds to step S540. The image quality improvement possibility determination unit 403 may make the determination based on the shooting conditions of the three-dimensional image, or may make the determination based on the shooting conditions for the multiple two-dimensional images that make up the three-dimensional image. In step S540, the image quality improvement unit 404 divides the acquired three-dimensional image into multiple two-dimensional images. The image quality improvement unit 404 inputs each of the multiple divided two-dimensional images to the image quality improvement engine to generate multiple two-dimensional high-quality images. The image quality improvement unit 404 combines the multiple generated two-dimensional high-quality images based on the acquired three-dimensional image to generate a three-dimensional high-quality image.
ステップS550では、出力部405は、生成された三次元の高画質画像を表示部20に表示させる。なお、三次元の高画質画像の表示態様は任意であってよい。 In step S550, the output unit 405 displays the generated high-quality three-dimensional image on the display unit 20. Note that the display format of the high-quality three-dimensional image may be arbitrary.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、三次元の入力画像を複数の二次元の画像に分割して高画質化エンジンに入力する。高画質化部404は、高画質化エンジンから出力された複数の二次元の高画質画像を結合し、三次元の高画質画像を生成する。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment divides a three-dimensional input image into multiple two-dimensional images and inputs them to the image quality improvement engine. The image quality improvement unit 404 combines the multiple two-dimensional high-quality images output from the image quality improvement engine to generate a three-dimensional high-quality image.
これにより、本実施形態に係る高画質化部404は、二次元画像の教師データを用いて学習が行われた高画質化エンジンを用いて、三次元画像を高画質化することができる。 As a result, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can improve the image quality of a three-dimensional image using an image quality improvement engine that has been trained using teacher data of two-dimensional images.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 The output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. The output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. That is, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
<第11の実施形態>
次に、図4及び5を参照して、第11の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が三次元の入力画像を複数の二次元画像に分割し、複数の二次元画像を複数の高画質化エンジンによって並列に高画質化し、高画質化エンジンからの出力画像を結合することで三次元の高画質画像を生成する。
Eleventh embodiment
Next, an image processing device according to an eleventh embodiment will be described with reference to Figures 4 and 5. In this embodiment, an image quality improvement unit divides a three-dimensional input image into a plurality of two-dimensional images, improves the image quality of the plurality of two-dimensional images in parallel by a plurality of image quality improvement engines, and generates a high-quality three-dimensional image by combining output images from the image quality improvement engines.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第10の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第10の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1及び10の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the tenth embodiment. Therefore, the image processing device according to this embodiment will be described below, focusing on the differences from the image processing device according to the tenth embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first and tenth embodiments, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る高画質化部404には、第10の実施形態と同様の高画質化エンジンが、複数備えられている。なお、高画質化部404に備えられた複数の高画質化エンジン群は、回路やネットワークを介して、二つ以上の装置群に分散処理可能なように実装されていてもよいし、単一の装置に実装されていてもよい。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is provided with a plurality of image quality improvement engines similar to those in the tenth embodiment. The plurality of image quality improvement engines provided in the image quality improvement unit 404 may be implemented in two or more device groups via a circuit or network so as to enable distributed processing, or may be implemented in a single device.
高画質化部404は、第10の実施形態と同様に、取得された三次元画像を複数の二次元画像に分割する。高画質化部404は、複数の二次元画像を複数の高画質化エンジンを用いて、分担して(並列的に)高画質化を行い、複数の二次元の高画質画像を生成する。高画質化部404は、複数の高画質化エンジンから出力された複数の二次元の高画質画像を、処理対象である三次元画像に基づいて結合し、三次元の高画質画像を生成する。 As in the tenth embodiment, the image quality improvement unit 404 divides the acquired three-dimensional image into multiple two-dimensional images. The image quality improvement unit 404 uses multiple image quality improvement engines to improve the image quality of the multiple two-dimensional images in a shared manner (in parallel), generating multiple two-dimensional high-quality images. The image quality improvement unit 404 combines the multiple two-dimensional high-quality images output from the multiple image quality improvement engines based on the three-dimensional image to be processed, generating a three-dimensional high-quality image.
次に、図5を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS510~ステップS530、及びステップS550の処理は、第10の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Note that the processing steps S510 to S530 and S550 according to this embodiment are similar to those steps in the tenth embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS530において、高画質化可否判定部403が、高画質化エンジンによって入力画像を対処可能と判定した場合には、処理はステップS540に移行する。なお、高画質化可否判定部403は、三次元画像の撮影条件に基づいて当該判定を行ってもよいし、三次元画像を構成する複数の二次元画像に関する撮影条件に基づいて当該判定を行ってもよい。 In step S530, if the image quality improvement possibility determination unit 403 determines that the input image can be handled by the image quality improvement engine, the process proceeds to step S540. Note that the image quality improvement possibility determination unit 403 may make this determination based on the shooting conditions of the three-dimensional image, or may make this determination based on the shooting conditions for the multiple two-dimensional images that make up the three-dimensional image.
ステップS540では、高画質化部404が、取得された三次元画像を複数の二次元画像に分割する。高画質化部404は、分割した複数の二次元画像のそれぞれを複数の高画質化エンジンに入力し、並列的に高画質化処理して、複数の二次元の高画質画像を生成する。高画質化部404は、取得した三次元画像に基づいて、生成した複数の二次元の高画質画像を結合し、三次元の高画質画像を生成する。 In step S540, the image quality improvement unit 404 divides the acquired three-dimensional image into a plurality of two-dimensional images. The image quality improvement unit 404 inputs each of the divided two-dimensional images into a plurality of image quality improvement engines, and performs image quality improvement processing in parallel to generate a plurality of two-dimensional high-quality images. The image quality improvement unit 404 combines the generated two-dimensional high-quality images based on the acquired three-dimensional image to generate a three-dimensional high-quality image.
ステップS550では、出力部405は、生成された三次元の高画質画像を表示部20に表示させる。なお、三次元の高画質画像の表示態様は任意であってよい。 In step S550, the output unit 405 displays the generated high-quality three-dimensional image on the display unit 20. Note that the display format of the high-quality three-dimensional image may be arbitrary.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、複数の高画質化エンジンを含む。高画質化部404は、三次元の入力画像を複数の二次元の画像に分割し、複数の高画質化エンジンを並列的に用いて、複数の二次元の高画質画像を生成する。高画質化部404は複数の二次元の高画質画像を統合することで、三次元の高画質画像を生成する。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment includes multiple image quality improvement engines. The image quality improvement unit 404 divides a three-dimensional input image into multiple two-dimensional images, and generates multiple two-dimensional high-quality images using the multiple image quality improvement engines in parallel. The image quality improvement unit 404 generates a three-dimensional high-quality image by integrating the multiple two-dimensional high-quality images.
これにより、本実施形態に係る高画質化部404は、二次元画像の教師データを用いて学習が行われた高画質化エンジンを用いて、三次元画像を高画質化することができる。また、第10の実施形態と比べて、より効率的に三次元画像を高画質化することができる。 As a result, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can improve the image quality of a three-dimensional image using an image quality improvement engine that has been trained using teacher data of two-dimensional images. Furthermore, compared to the tenth embodiment, it is possible to improve the image quality of a three-dimensional image more efficiently.
なお、複数の高画質化エンジンの教師データは、各高画質化エンジンで処理を行う処理対象に応じて異なる教師データであってもよい。例えば、第1の高画質化エンジンは第1の撮影領域についての教師データで学習を行い、第2の高画質化エンジンは第2の撮影領域についての教師データで学習を行ってもよい。この場合には、それぞれの高画質化エンジンが、より精度良く二次元画像の高画質化を行うことができる。 The training data for the multiple image quality improvement engines may be different training data depending on the processing target to be processed by each image quality improvement engine. For example, the first image quality improvement engine may learn from training data for the first imaging area, and the second image quality improvement engine may learn from training data for the second imaging area. In this case, each image quality improvement engine can improve the image quality of the two-dimensional image with greater accuracy.
また、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 In addition, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. In addition, the output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. In other words, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, gradation conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing may be used.
<第12の実施形態>
次に、図5及び20を参照して、第12の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、取得部401が撮影装置ではなく画像管理システム2000から入力画像を取得する。
Twelfth embodiment
Next, an image processing apparatus according to a twelfth embodiment will be described with reference to Figs. 5 and 20. In this embodiment, an acquisition unit 401 acquires an input image from an image management system 2000, not from an image capture device.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は第1の実施形態に係る画像処理装置400の構成と同様であるため、図4に示す構成について同じ参照符号を用いて説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as those of the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as that of the image processing device 400 according to the first embodiment, the same reference symbols are used for the configuration shown in FIG. 4 and the description will be omitted.
図20は、本実施形態に係る画像処理装置400の概略的な構成を示す。本実施形態に係る画像処理装置400は画像管理システム2000、及び表示部20と任意の回路やネットワークを介して接続されている。画像管理システム2000は、任意の撮影装置によって撮影された画像や画像処理された画像を受信して保存する装置及びシステムである。また、画像管理システム2000は、接続された装置の要求に応じて画像を送信したり、保存された画像に対して画像処理を行ったり、画像処理の要求を他の装置に要求したりすることができる。画像管理システムとしては、例えば、画像保存通信システム(PACS)を含むことができる。 Figure 20 shows a schematic configuration of an image processing device 400 according to this embodiment. The image processing device 400 according to this embodiment is connected to an image management system 2000 and a display unit 20 via any circuit or network. The image management system 2000 is a device and system that receives and stores images captured by any imaging device or processed images. The image management system 2000 can also transmit images in response to a request from a connected device, perform image processing on stored images, and request image processing from other devices. The image management system can include, for example, a picture archiving and communication system (PACS).
本実施形態に係る取得部401は、画像処理装置400に接続される画像管理システム2000から入力画像を取得することができる。また、出力部405は、高画質化部404によって生成された高画質画像を、画像管理システム2000に出力することができる。 The acquisition unit 401 according to this embodiment can acquire an input image from the image management system 2000 connected to the image processing device 400. In addition, the output unit 405 can output a high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 to the image management system 2000.
次に、図5を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS520~ステップS540の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Note that the processing steps S520 to S540 according to this embodiment are similar to those steps in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS510において、取得部401は、回路やネットワークを介して接続された画像管理システム2000から、画像管理システム2000が保存している画像を入力画像として取得する。なお、取得部401は、画像管理システム2000からの要求に応じて、入力画像を取得してもよい。このような要求は、例えば、画像管理システム2000が画像を保存した時や、保存した画像を他の装置に送信する前、保存された画像を表示部20に表示する時に発行されてよい。また、当該要求は、例えば、画像管理システム2000を利用者が操作して高画質化処理の要求を行った時や、画像管理システム2000が備える画像解析機能に高画質画像を利用する時等に発行されてよい。 In step S510, the acquisition unit 401 acquires an image stored in the image management system 2000 as an input image from the image management system 2000 connected via a circuit or network. The acquisition unit 401 may acquire the input image in response to a request from the image management system 2000. Such a request may be issued, for example, when the image management system 2000 saves an image, before transmitting the saved image to another device, or when displaying the saved image on the display unit 20. The request may also be issued, for example, when a user operates the image management system 2000 to request high image quality processing, or when a high image quality image is used for the image analysis function provided by the image management system 2000.
ステップS520~ステップS540の処理は、第1の実施形態における処理と同様である。ステップS540において高画質化部404が高画質画像を生成したら、処理はステップS550に移行する。ステップS550において、出力部405は、ステップS540において高画質画像が生成されていれば、該高画質画像を画像管理システム2000に出力画像として出力する。ステップS540において高画質画像が生成されていなければ、上記入力画像を画像管理システム2000に出力画像として出力する。なお、出力部405は、画像処理装置400の設定や実装によっては、出力画像を画像管理システム2000が利用可能なように加工したり、出力画像のデータ形式を変換したりしてもよい。 The processing of steps S520 to S540 is the same as that in the first embodiment. When the image quality improvement unit 404 generates a high-quality image in step S540, the processing proceeds to step S550. In step S550, if a high-quality image was generated in step S540, the output unit 405 outputs the high-quality image to the image management system 2000 as an output image. If a high-quality image was not generated in step S540, the input image is output to the image management system 2000 as an output image. Depending on the settings and implementation of the image processing device 400, the output unit 405 may process the output image so that it can be used by the image management system 2000, or convert the data format of the output image.
上記のように、本実施形態に係る取得部401は、画像管理システム2000から入力画像を取得する。このため、本実施形態の画像処理装置400は、画像管理システム2000が保存している画像を元に、画像診断に適した高画質画像を、撮影者や被検者の侵襲性を高めたり、労力を増したりすることなく出力することができる。また、出力された高画質画像は画像管理システム2000に保存されたり、画像管理システム2000が備えるユーザーインターフェースに表示されたりすることができる。また、出力された高画質画像は、画像管理システム2000が備える画像解析機能に利用されたり、画像管理システム2000に接続された他の装置に画像管理システム2000を介して送信されたりすることができる。 As described above, the acquisition unit 401 according to this embodiment acquires an input image from the image management system 2000. Therefore, the image processing device 400 according to this embodiment can output a high-quality image suitable for image diagnosis based on the image stored in the image management system 2000, without increasing the invasiveness or labor of the photographer or the subject. The output high-quality image can be stored in the image management system 2000, or displayed on a user interface provided by the image management system 2000. The output high-quality image can be used for the image analysis function provided by the image management system 2000, or can be transmitted via the image management system 2000 to other devices connected to the image management system 2000.
なお、画像処理装置400や画像管理システム2000、表示部20は、不図示の他の装置と回路やネットワーク介して接続されていてもよい。また、これらの装置は本実施形態では別個の装置とされているが、これらの装置の一部又は全部を一体的に構成してもよい。 The image processing device 400, image management system 2000, and display unit 20 may be connected to other devices (not shown) via a circuit or network. In this embodiment, these devices are separate devices, but some or all of these devices may be configured as an integrated unit.
また、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を画像管理システム2000や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。 Furthermore, as in the first embodiment, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the image management system 2000 or another device connected to the image processing device 400.
<第13の実施形態>
次に、図4、5、21A、及び21Bを参照して、第13の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が複数の画像を入力画像とし、一枚の高画質画像を生成する。
Thirteenth embodiment
Next, an image processing apparatus according to a thirteenth embodiment will be described with reference to Figures 4, 5, 21A and 21B. In this embodiment, an image quality improving unit receives a plurality of images as input images and generates one high-quality image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る取得部401は、撮影装置10や他の装置から、処理対象である入力データとして、複数の画像を取得する。 The acquisition unit 401 in this embodiment acquires multiple images from the imaging device 10 or another device as input data to be processed.
本実施形態に係る高画質化部404には、第1の実施形態と同様の、高画質化エンジンが備えられている。また、教師データも第1の実施形態と同様であってよい。高画質化部404は、取得部401で取得された複数の画像のそれぞれを高画質化エンジンに入力し、出力された複数の高画質画像を重ね合わせ処理して、最終的な高画質画像を生成する。なお、高画質化部404は、複数の高画質画像を重ね合わせ処理する前に、任意の手法により複数の高画質画像を位置合わせしてよい。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with an image quality improvement engine similar to that of the first embodiment. The teacher data may also be similar to that of the first embodiment. The image quality improvement unit 404 inputs each of the multiple images acquired by the acquisition unit 401 to the image quality improvement engine, and performs a process of overlaying the multiple high-quality images output to generate a final high-quality image. Note that the image quality improvement unit 404 may align the multiple high-quality images by any method before performing a process of overlaying the multiple high-quality images.
出力部405は、高画質化部404が生成した最終的な高画質画像を表示部20に表示させる。なお、出力部405は、最終的な高画質画像とともに、複数の入力画像を表示部20に表示させてもよい。また、出力部405は、生成された複数の高画質画像を最終的な高画質画像や入力画像とともに表示部20に表示してもよい。 The output unit 405 displays the final high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 on the display unit 20. The output unit 405 may display a plurality of input images on the display unit 20 together with the final high-quality image. The output unit 405 may display the generated plurality of high-quality images on the display unit 20 together with the final high-quality image and the input images.
次に、図5及び図21Aを参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図21Aは本実施形態に係る高画質化処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS510~ステップS530の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5 and FIG. 21A. FIG. 21A is a flow diagram of the image quality improvement processing according to this embodiment. Note that the processing steps S510 to S530 according to this embodiment are similar to those steps in the first embodiment, and therefore will not be described.
ただし、ステップS510では、取得部401は複数の画像を取得し、ステップS520及びS530では、複数の画像のそれぞれについて、撮影条件が取得されるとともに、高画質化エンジンによって対処可能か否かが判断される。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。また、複数の画像の一部の画像が、高画質化エンジンによって対処不可能であると判断された場合には、当該画像を以降の処理から除外することができる。 However, in step S510, the acquisition unit 401 acquires multiple images, and in steps S520 and S530, the shooting conditions are acquired for each of the multiple images, and it is determined whether or not the image quality can be improved by the image quality improvement engine. If the image quality of the input image is to be improved unconditionally in terms of the shooting conditions, the process of step S530 may be omitted after the process of step S520, and the process may proceed to step S540. Furthermore, if it is determined that some of the multiple images cannot be handled by the image quality improvement engine, the image may be excluded from subsequent processing.
ステップS530において、高画質化可否判定部403が、複数の入力画像について高画質化エンジンによって対処可能と判定した場合には、処理はステップS540に移行する。処理がステップS540に移行すると、図21Aに示される本実施形態に係る高画質化処理が開始される。本実施形態に係る高画質化処理では、まず、ステップS2110において、高画質化部404が、複数の入力画像のそれぞれを高画質化エンジンに入力し、高画質画像群を生成する。 If the image quality improvement possibility determination unit 403 determines in step S530 that the multiple input images can be handled by the image quality improvement engine, the process proceeds to step S540. When the process proceeds to step S540, the image quality improvement process according to this embodiment shown in FIG. 21A is started. In the image quality improvement process according to this embodiment, first, in step S2110, the image quality improvement unit 404 inputs each of the multiple input images to the image quality improvement engine and generates a group of high-image-quality images.
次に、ステップS2120では、高画質化部404は、生成した高画質画像群を重ね合わせ処理して最終的な一枚の高画質画像を生成する。なお、重ね合わせ処理は加算平均等平均化の処理やその他の既存の任意の処理によって行われてよい。また、重ね合わせに際しては、高画質化部404は複数の高画質画像を任意の手法により位置合わせした上で重ね合わせしてよい。高画質化部404が最終的な高画質画像を生成したら、処理はステップS550に移行する。 Next, in step S2120, the image quality improvement unit 404 performs an overlay process on the generated high-quality images to generate a single final high-quality image. The overlay process may be performed by averaging such as additive averaging or any other existing process. When overlaying, the image quality improvement unit 404 may align the multiple high-quality images by any method before overlaying them. Once the image quality improvement unit 404 has generated the final high-quality image, the process proceeds to step S550.
ステップS550では、出力部405が生成された最終的な高画質画像を表示部20に表示させる。 In step S550, the output unit 405 causes the display unit 20 to display the generated final high-quality image.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、複数の入力画像から一つの最終的な高画質画像を生成する。高画質化エンジンによる高画質化は入力画像に基づくため、例えば、病変部等が、ある入力画像において適切に表示されていない場合、当該入力画像を高画質化した高画質画像では低い画素値となってしまう。一方で、同一箇所を撮影した他の入力画像では病変部等が適切に表示されており、当該他の入力画像を高画質化した高画質画像では高い画素値となっている場合もある。そこで、これらの高画質画像を重ね合わせることで、当該低い又は高い画素値となっている箇所を適切に表示できるようになり、高コントラストな高画質画像を生成することができる。なお、入力画像の数は、従来の重ね合わせに必要な枚数よりも少ない数とすることで、従来のような撮影時間の長期化等の代償をより少なくすることができる。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment generates one final high-quality image from multiple input images. Since the image quality improvement by the image quality improvement engine is based on the input image, for example, if a lesion or the like is not displayed properly in a certain input image, the pixel value will be low in the high-quality image obtained by improving the image quality of the input image. On the other hand, there are cases where the lesion or the like is displayed properly in another input image capturing the same location, and the pixel value is high in the high-quality image obtained by improving the image quality of the other input image. Therefore, by superimposing these high-quality images, it becomes possible to properly display the areas with low or high pixel values, and a high-quality image with high contrast can be generated. In addition, by making the number of input images smaller than the number required for conventional superimposition, the cost of longer imaging time, etc., as in the conventional case, can be reduced.
なお、当該作用については、例えば、OCTA画像等のモーションコントラストデータを用いた入力画像を用いる場合に顕著となる。ここで、モーションコントラストデータとは、OCTA等で用いられる、撮影対象の同一箇所を繰り返し撮影し、その撮影間における撮影対象の時間的な変化を検出したデータである。OCTAでは、算出したモーションコントラストデータのうち、撮影対象の深さ方向における所望の範囲のデータを用いて正面画像を生成することで、OCTA画像を生成する。 This effect is particularly noticeable when using input images that use motion contrast data such as OCTA images. Here, motion contrast data refers to data used in OCTA and the like, which is obtained by repeatedly capturing images of the same location of the subject and detecting changes in the subject over time between captures. In OCTA, an OCTA image is generated by generating a frontal image using data from the calculated motion contrast data in a desired range in the depth direction of the subject.
モーションコントラストデータは、撮影対象の同一箇所を繰り返し撮影した時間間隔における、撮影対象の時間的な変化を検出したものであるため、例えば、ある時間間隔では撮影対象の動きについて僅かな動きしか検出できない場合がある。これに対して、別の時間間隔撮影を行った場合には、撮影対象の動きをより大きな動きとして検出できる場合もある。そのため、それぞれの場合のモーションコントラスト画像を高画質化した画像を重ね合わせることで、特定のタイミングでは生じていなかった又は僅かにしか検出されていなかったモーションコントラストを補間することができる。そのため、このような処理によれば、撮影対象のより多くの動きについてコントラスト強調が行われたモーションコントラスト画像を生成することができ、検者は、撮影対象のより正確な状態を把握することができる。 Motion contrast data is the detection of temporal changes in the subject during time intervals when the same location on the subject is repeatedly photographed. For example, at one time interval, only slight movement of the subject may be detected. In contrast, when photographs are taken at a different time interval, the movement of the subject may be detected as greater. Therefore, by overlaying high-quality images of the motion contrast images from each case, it is possible to interpolate motion contrast that did not occur or was only slightly detected at a particular time. Therefore, this type of processing makes it possible to generate a motion contrast image in which the contrast of more of the subject's movements is enhanced, allowing the examiner to grasp the condition of the subject more accurately.
従って、OCTA画像のように時間的に変化している箇所を描出する画像を入力画像として用いる場合には、異なる時間で取得した高画質画像を重ね合わせることによって、被検者の所定部位をより詳細に画像化することができる。 Therefore, when an image that depicts an area that changes over time, such as an OCTA image, is used as the input image, a specific area of the subject can be imaged in more detail by overlaying high-quality images taken at different times.
なお、本実施形態では、複数の入力画像からそれぞれ高画質画像を生成し、高画質画像を重ね合わせることで、最終的な一枚の高画質画像を生成したが、複数の入力画像から一枚の高画質画像を生成する方法はこれに限られない。例えば、図21Bに示す本実施形態の高画質化処理の別例では、ステップS540において高画質化処理が開始されると、ステップS2130において、高画質化部404が入力画像群を重ね合わせし、一枚の重ね合わせされた入力画像を生成する。 In this embodiment, a high quality image is generated from each of a plurality of input images, and the high quality images are then superimposed to generate a single final high quality image; however, the method of generating a single high quality image from a plurality of input images is not limited to this. For example, in another example of the image quality improvement process of this embodiment shown in FIG. 21B, when the image quality improvement process is started in step S540, in step S2130, the image quality improvement unit 404 superimposes the input images to generate a single superimposed input image.
その後、ステップS2140において、高画質化部404が、一枚の重ね合わされた入力画像を高画質化エンジンに入力し、一枚の高画質画像を生成する。このような、高画質化処理であっても、上述の高画質化処理と同様に、複数の入力画像について低い又は高い画素値となっている箇所を適切に表示できるようになり、高コントラストな高画質画像を生成することができる。当該処理も、上記OCTA画像等のモーションコントラスト画像を入力画像とした場合に、顕著な作用を奏することができる。 Then, in step S2140, the image quality improvement unit 404 inputs one superimposed input image to an image quality improvement engine to generate one high-image quality image. Even with this type of image quality improvement process, as with the image quality improvement process described above, it becomes possible to appropriately display areas with low or high pixel values in multiple input images, and to generate a high-image quality image with high contrast. This process can also have a remarkable effect when a motion contrast image such as the OCTA image described above is used as the input image.
なお、当該高画質処理を行う場合には、高画質化エンジンの教師データの入力データとして、処理対象とされる複数の入力画像と同数の入力画像の重ね合わせ画像を用いる。これにより、高画質化エンジンにより適切な高画質化処理を行うことができる。 When performing this high image quality processing, the image quality engine uses superimposed images of the same number of input images as the multiple input images to be processed as input data for the teacher data of the image quality engine. This allows the image quality engine to perform appropriate image quality processing.
また、本実施形態による高画質化処理及び上述の別の高画質化処理について、高画質画像群又は入力画像群を組み合わせる処理は、重ね合わせに限られない。例えば、これらの画像群にMAP推定処理を適用することで一枚の画像を生成してもよい。また、高画質画像群又は入力画像群を合成して一枚の画像を生成してもよい。 In addition, in the image quality improvement process according to this embodiment and the other image quality improvement processes described above, the process of combining the high-image-quality image group or the input image group is not limited to overlay. For example, a single image may be generated by applying a MAP estimation process to these image groups. Also, a single image may be generated by synthesizing the high-image-quality image group or the input image group.
高画質画像群又は入力画像群を合成して一枚の画像を生成する場合としては、例えば、入力画像として高輝度領域について広い階調を有する画像と低輝度領域に広い階調を有する画像を用いる場合がある。この場合には、例えば、高輝度領域について広い階調を有する画像を高画質化した画像と、低輝度領域について広い階調を有する画像を高画質化した画像とを合成する。これにより、より広い明るさの幅(ダイナミックレンジ)を表現できる画像を生成することができる。なお、この場合には、高画質化エンジンの教師データの入力データは、処理対象とされる、高輝度領域について広い階調を有する画像や低輝度領域について広い階調を有する低画質画像とすることができる。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、入力データに対応する高画質画像とすることができる。 When generating a single image by synthesizing a group of high-quality images or a group of input images, for example, an image with a wide range of gradations in the high-luminance region and an image with a wide range of gradations in the low-luminance region may be used as the input image. In this case, for example, an image with a wide range of gradations in the high-luminance region and an image with a wide range of gradations in the low-luminance region are synthesized to generate a high-quality image. This makes it possible to generate an image that can express a wider range of brightness (dynamic range). In this case, the input data of the training data for the high-quality engine can be an image with a wide range of gradations in the high-luminance region or a low-quality image with a wide range of gradations in the low-luminance region, which are to be processed. Also, the output data of the training data for the high-quality engine can be a high-quality image corresponding to the input data.
また、高輝度領域について広い階調を有する画像と、低輝度領域について広い階調を有する画像とを合成し、合成した画像を高画質化エンジンによって高画質化してもよい。この場合にも、より広い明るさの幅を表現できる画像を生成することができる。なお、この場合には、高画質化エンジンの教師データの入力データは、処理対象とされる、高輝度領域について広い階調を有する低画質画像と低輝度領域について広い階調を有する低画質画像を合成した画像とすることができる。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、入力データに対応する高画質画像とすることができる。 Also, an image having a wide range of gradations in high-luminance areas and an image having a wide range of gradations in low-luminance areas may be synthesized, and the synthesized image may be enhanced in image quality by the image quality enhancement engine. In this case, an image capable of expressing a wider range of brightness may be generated. In this case, the input data of the training data for the image quality enhancement engine may be an image obtained by synthesizing a low-quality image having a wide range of gradations in high-luminance areas and a low-quality image having a wide range of gradations in low-luminance areas, which are to be processed. Furthermore, the output data of the training data for the image quality enhancement engine may be a high-quality image corresponding to the input data.
これらの場合には、高画質化エンジンを用いて、より広い明るさの幅を表現できる画像を高画質化することができ、従来と比べてより少ない枚数の画像等で処理を行うことができ、より少ない代償で、画像解析に適した画像を提供することができる。 In these cases, the image quality improvement engine can be used to improve the image quality of images that can express a wider range of brightness, making it possible to process fewer images than before and providing images suitable for image analysis at a lower cost.
なお、高輝度領域について広い階調を有する画像と、低輝度領域について広い階調を有する画像の撮影方法としては、撮影装置の露光時間をより短く又はより長くする等の、任意の方法を採用してよい。また、階調の幅の分け方は、低輝度領域及び高輝度領域に限られず、任意であってよい。 In addition, any method may be used to capture an image having a wide range of gradations in the high-luminance region and an image having a wide range of gradations in the low-luminance region, such as shortening or lengthening the exposure time of the imaging device. Furthermore, the method of dividing the range of gradations is not limited to low-luminance and high-luminance regions, and may be any method.
また、本実施形態に係る高画質化処理において、複数の高画質化エンジンを用いて、複数の入力画像を並列的に処理してもよい。なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 In addition, in the image quality improvement process according to this embodiment, multiple input images may be processed in parallel using multiple image quality improvement engines. Note that, as in the first embodiment, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400. Also, as in the first embodiment, the output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing. In other words, a high-quality image obtained by performing at least one of the following processing groups or imaging methods may be used: overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing.
<第14の実施形態>
次に、図4及び5を参照して、第14の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が複数の低画質画像から生成された中画質画像を入力画像とし、高画質画像を生成する。
<Fourteenth embodiment>
Next, an image processing device according to a fourteenth embodiment will be described with reference to Figures 4 and 5. In this embodiment, an image quality improving section uses a medium quality image generated from a plurality of low quality images as an input image and generates a high quality image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る取得部401は、撮影装置10や他の装置から、処理対象である入力データとして、複数の低画質画像を重ね合わせ処理した中画質画像を取得する。なお、低画質画像の重ね合わせに際しては、任意の位置合わせ処理が行われてよい。 The acquisition unit 401 according to this embodiment acquires a medium quality image obtained by superimposing multiple low quality images as input data to be processed from the image capture device 10 or another device. When superimposing the low quality images, any positioning process may be performed.
本実施形態に係る高画質化部404には、第1の実施形態と同様の、高画質化エンジンが備えられている。ただし、本実施形態の高画質化エンジンは、中程度の画質である中画質画像を入力し、高画質画像を出力するように設計されている。中画質画像とは複数の低画質画像群を重ね合わせして生成された重ね合わせ画像である。また、高画質画像は中画質画像よりも高画質な画像である。また、高画質化エンジンのトレーニングに用いられた教師データを構成するペア群についても、各ペアを構成する入力データは中画質画像と同様にして生成された中画質画像であり、出力データは高画質画像である。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with an image quality improvement engine similar to that of the first embodiment. However, the image quality improvement engine of this embodiment is designed to input a medium image quality image, which is of medium image quality, and output a high image quality image. A medium image quality image is a composite image generated by superimposing a group of low image quality images. A high image quality image is an image of higher quality than a medium image quality image. Also, for the group of pairs that constitute the teacher data used to train the image quality improvement engine, the input data that constitutes each pair is a medium image quality image generated in the same manner as the medium image quality image, and the output data is a high image quality image.
出力部405は、高画質化部404が生成した高画質画像を表示部20に表示させる。なお、出力部405は、高画質画像とともに、入力画像を表示部20に表示させてもよく、この場合に、出力部405は、入力画像が複数の低画質画像から生成された画像であることを表示部20に表示してもよい。 The output unit 405 displays the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 on the display unit 20. The output unit 405 may display the input image on the display unit 20 together with the high-quality image, and in this case, the output unit 405 may display on the display unit 20 that the input image is an image generated from a plurality of low-quality images.
次に、図5を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS520~ステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Note that the processing steps S520 to S550 according to this embodiment are similar to those steps in the first embodiment, and therefore will not be described.
ステップS510においては、取得部401は、撮影装置10や他の装置から、入力画像として中画質画像を取得する。なお、取得部401は撮影装置10からの要求に応じて、撮影装置10が生成した中画質画像を入力画像として取得してもよい。このような要求は、例えば、撮影装置10が画像を生成した時、撮影装置10が生成した画像を撮影装置10が備える記録装置に保存する前や保存した後、保存された画像を表示部20に表示する時、画像解析処理に高画質画像を利用する時等に発行されてよい。 In step S510, the acquisition unit 401 acquires a medium quality image as an input image from the image capture device 10 or another device. The acquisition unit 401 may acquire a medium quality image generated by the image capture device 10 as an input image in response to a request from the image capture device 10. Such a request may be issued, for example, when the image capture device 10 generates an image, before or after the image generated by the image capture device 10 is saved in a recording device provided in the image capture device 10, when the saved image is displayed on the display unit 20, when a high quality image is used for image analysis processing, etc.
以降の処理は、第1の実施形態における処理と同様であるため、説明を省略する。 The subsequent processing is similar to that in the first embodiment, so a detailed explanation is omitted.
上記のように、本実施形態に係る取得部401は、被検者の所定部位の複数の画像を用いて生成された画像である中画質画像を入力画像として取得する。この場合、入力画像がより明瞭な画像となるため、高画質化エンジンは高画質画像をより精度良く生成することができる。なお、中画質画像を生成するために用いる低画質画像の枚数は、従来の重ね合わせ画像を生成するために用いられる画像の枚数より少なくてよい。 As described above, the acquisition unit 401 according to this embodiment acquires, as an input image, a medium quality image, which is an image generated using multiple images of a specific part of the subject. In this case, since the input image is a clearer image, the high quality engine can generate a high quality image with higher accuracy. Note that the number of low quality images used to generate the medium quality image may be less than the number of images used to generate a conventional overlaid image.
なお、中画質画像は、複数の低画質画像を重ね合わせた画像に限られず、例えば、複数の低画質画像にMAP推定処理を適用した画像でもよいし、複数の低画質画像を合成した画像であってもよい。複数の低画質画像を合成する場合には、それぞれの画像の階調が異なっている画像同士を合成してもよい。 Note that the medium quality image is not limited to an image obtained by superimposing multiple low quality images, but may be, for example, an image obtained by applying a MAP estimation process to multiple low quality images, or an image obtained by synthesizing multiple low quality images. When synthesizing multiple low quality images, images with different gradations may be synthesized.
また、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 In addition, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400, as in the first embodiment. In addition, the output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. In other words, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, gradation conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing may be used.
<第15の実施形態>
次に、図4及び5を参照して、第15の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が第1の実施形態等に係る高画質化とともに入力画像の高画像サイズ化(高サイズ化)を行う。
<Fifteenth embodiment>
Next, an image processing device according to a fifteenth embodiment will be described with reference to Figures 4 and 5. In this embodiment, an image quality improving unit performs image quality improvement according to the first embodiment and the like as well as image size increase (size increase) of an input image.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る取得部401は、入力画像として低画像サイズの画像(低サイズ画像)を取得する。なお、低サイズ画像とは、後述する高画質化エンジンによって出力される高画像サイズの画像(高サイズ画像)よりも、画像を構成する画素数が少ない画像である。具体的には、例えば、高サイズ画像の画像サイズが幅1024画素、高さ1024画素、奥行き1024画素の場合に、低サイズ画像の画像サイズが512画素、高さ512画素、奥行き512画素である場合等である。これに関連して、本明細書における、高画像サイズ化とは、一画像あたりの画素数を増加させ、画像サイズを拡大する処理をいう。 The acquisition unit 401 according to this embodiment acquires an image of low image size (low-size image) as an input image. Note that a low-size image is an image that comprises fewer pixels than an image of high image size (high-size image) output by a high-image-quality engine described below. Specifically, for example, when the image size of a high-size image is 1024 pixels wide, 1024 pixels high, and 1024 pixels deep, the image size of a low-size image is 512 pixels high, 512 pixels deep, and so on. In this regard, in this specification, "enhancing the image size" refers to a process of increasing the number of pixels per image and enlarging the image size.
本実施形態に係る高画質化部404には、第1の実施形態と同様に、高画質化エンジンが備えられている。ただし、本実施形態の高画質化エンジンは、入力画像についてノイズ低減やコントラスト強調するとともに、入力画像の画像サイズを高画像サイズ化するように構成されている。そのため、本実施形態の高画質化エンジンは、低サイズ画像を入力し、高サイズ画像を出力するように構成されている。 The image quality improvement unit 404 according to this embodiment is equipped with an image quality improvement engine, as in the first embodiment. However, the image quality improvement engine of this embodiment is configured to reduce noise and enhance contrast for an input image, and to increase the image size of the input image. Therefore, the image quality improvement engine of this embodiment is configured to input a low-size image and output a high-size image.
これに関連して、高画質化エンジンの教師データを構成するペア群について、各ペアを構成する入力データは低サイズ画像であり、出力データは高サイズ画像である。なお、出力データ用として用いる高サイズ画像は、低サイズ画像を取得した撮影装置よりも高性能な装置から取得したり、撮影装置の設定を変更することによって取得したりすることができる。また、高サイズ画像群が既にある場合には、当該高サイズ画像群を撮影装置10からの取得が想定される画像の画像サイズに縮小することで、入力データとして用いる低サイズ画像群を取得してもよい。また、高サイズ画像については、第1の実施形態等と同様に低サイズ画像を重ね合わせたものが用いられる。 In relation to this, for the group of pairs that constitute the training data for the image quality improvement engine, the input data that constitutes each pair is a low-size image, and the output data is a high-size image. Note that the high-size images used for the output data can be obtained from a device with higher performance than the imaging device that obtained the low-size images, or can be obtained by changing the settings of the imaging device. Furthermore, if a group of high-size images already exists, the group of low-size images to be used as input data may be obtained by reducing the group of high-size images to the image size of the images expected to be obtained from the imaging device 10. Furthermore, for the high-size images, low-size images that are superimposed are used, as in the first embodiment, etc.
なお、本実施形態に係る高画質化部404による入力画像の画像サイズの拡大については、教師データとして撮影装置10よりも高性能な装置から取得したり、撮影装置10の設定を変更したりすることで取得しているため、単純な画像の拡大とは異なる。具体的には、本実施形態に係る高画質化部404による入力画像の画像サイズの拡大処理は、単純に画像を拡大した場合と比べ、解像度の劣化を低減することができる。 Note that the image size enlargement of the input image by the image quality improvement unit 404 according to this embodiment is different from simple image enlargement, since it is obtained as teacher data from a device with higher performance than the image capture device 10 or by changing the settings of the image capture device 10. Specifically, the image size enlargement process of the input image by the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can reduce degradation in resolution compared to when the image is simply enlarged.
このような構成により、本実施形態に係る高画質化部404は、入力画像に対して、ノイズ低減やコントラスト強調がなされるとともに高画像サイズ化された高画質画像を生成することができる。 With this configuration, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can reduce noise and enhance contrast from the input image, and generate a high-quality image with a large image size.
次に、図5を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS520、ステップS530、及びステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Note that the processing steps S520, S530, and S550 according to this embodiment are similar to those in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS510において、取得部401は、撮影装置10や他の装置から、処理対象である入力データとして、低サイズ画像を取得する。なお、取得部401は撮影装置10からの要求に応じて、撮影装置10が生成した低サイズ画像を入力画像として取得してもよい。このような要求は、例えば、撮影装置10が画像を生成した時、撮影装置10が生成した画像を撮影装置10が備える記録装置に保存する前や保存した後、保存された画像を表示部20に表示する時、画像解析処理に高画質画像を利用する時等に発行されてよい。 In step S510, the acquisition unit 401 acquires a low-size image from the imaging device 10 or another device as input data to be processed. The acquisition unit 401 may acquire a low-size image generated by the imaging device 10 as an input image in response to a request from the imaging device 10. Such a request may be issued, for example, when the imaging device 10 generates an image, before or after the image generated by the imaging device 10 is saved in a recording device provided in the imaging device 10, when the saved image is displayed on the display unit 20, when a high-quality image is used for image analysis processing, etc.
ステップS520及びステップS530の処理は第1の実施形態での処理と同様であるため説明を省略する。ステップS540では、高画質化部404が、入力画像を高画質化エンジンに入力し、高画質画像としてノイズ低減やコントラスト強調がなされるとともに高画像サイズ化された画像を生成する。以降の処理は、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。 The processing of steps S520 and S530 is the same as that in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. In step S540, the image quality improvement unit 404 inputs the input image to an image quality improvement engine, and generates an image that has been subjected to noise reduction and contrast enhancement as a high-quality image and has a large image size. The processing thereafter is the same as that in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、入力画像と比べてノイズ低減及びコントラスト強調のうちの少なくとも一つがなされるとともに、画像サイズの拡大がなされた高画質画像を生成する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置400は、画像診断に適した高画質画像を、撮影者や被検者の侵襲性を高めたり、労力を増したりすることなく出力することができる。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment generates a high-quality image in which at least one of noise reduction and contrast enhancement has been performed compared to the input image, and the image size has been increased. This allows the image processing device 400 according to this embodiment to output a high-quality image suitable for image diagnosis, without increasing the invasiveness or effort of the photographer or subject.
なお、本実施形態では、一つの高画質化エンジンにより、第1の実施形態等による高画質化処理と高画像サイズ化の処理を行った高画質画像を生成したが、これらの処理を行う構成はこれに限られない。例えば、高画質化部は、第1の実施形態等による高画質化処理を行う高画質化エンジン及び高画像サイズ化処理を行う別の高画質化エンジンを備えてもよい。 In this embodiment, a high-quality image is generated by performing the high-quality image processing and the high-image size processing according to the first embodiment, etc., using one high-quality image engine, but the configuration for performing these processes is not limited to this. For example, the image quality improvement unit may include an image quality improvement engine that performs the high-quality image processing according to the first embodiment, etc., and another image quality improvement engine that performs the high-image size processing.
この場合には、第1の実施形態等に係る高画質化処理を行う高画質化エンジンは第1の実施形態等に係る高画質化エンジンと同様に学習を行った機械学習モデルを用いることができる。また、高画像サイズ化処理を行う高画質化エンジンの教師データの入力データとしては、第1の実施形態等に係る高画質化エンジンが生成した高画質画像を用いる。また、当該高画質化エンジンの教師データの出力データとしては、高性能な撮影装置で取得された画像について第1の実施形態等に係る高画質化エンジンが生成した高画質画像を用いる。これにより、高画像サイズ化処理を行う高画質化エンジンは、第1の実施形態等に係る高画質化処理を行った高画質画像について高画像サイズ化した最終的な高画質画像を生成することができる。 In this case, the image quality improvement engine that performs the image quality improvement process according to the first embodiment, etc. can use a machine learning model that has been trained in the same way as the image quality improvement engine according to the first embodiment, etc. Furthermore, as input data for the teacher data of the image quality improvement engine that performs the high image size process, the high image quality image generated by the image quality improvement engine according to the first embodiment, etc. is used. Furthermore, as output data for the teacher data of the image quality improvement engine, the high image quality image generated by the image quality improvement engine according to the first embodiment, etc. for an image acquired by a high-performance imaging device is used. In this way, the image quality improvement engine that performs the high image size process can generate a final high image quality image by increasing the image size of the high image quality image that has been subjected to the image quality improvement process according to the first embodiment, etc.
また、当該高画質化エンジンによる高画像サイズ化処理を、第1の実施形態等に係る高画化処理エンジンによる高画質化処理の前に行ってもよい。この場合には、高画像サイズ化処理を行う高画質化エンジンについての教師データは、撮影装置で取得した低サイズ画像である入力データと高サイズ画像である出力データのペア群により構成する。また、第1の実施形態等に係る高画質化処理を行う高画質化エンジンの教師データとしては、高サイズ画像を入力データと、高サイズ画像を重ね合わせした画像を出力データのペア群により構成する。 The high image quality engine may perform high image size processing before the high image quality processing engine according to the first embodiment, etc. In this case, the training data for the high image quality engine performing high image size processing is configured as a group of pairs of input data, which is a low size image acquired by the imaging device, and output data, which is a high size image. The training data for the high image quality engine performing high image quality processing according to the first embodiment, etc. is configured as a group of pairs of input data, which is a high size image, and output data, which is an image in which the high size image is superimposed.
このような構成によっても、画像処理装置400は、入力画像と比べてノイズ低減及びコントラスト強調のうちの少なくとも一つがなされるとともに、画像サイズの拡大がなされた画像を高画質画像として生成することができる。 Even with this configuration, the image processing device 400 can generate a high-quality image in which at least one of noise reduction and contrast enhancement has been performed compared to the input image, and the image size has been enlarged.
なお、本実施形態では、第1の実施形態等に係る高画質化処理について、重ね合わせ画像を教師データの出力データとして用いる構成について述べたが、第1の実施形態と同様に当該出力データはこれに限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 In this embodiment, the high image quality processing according to the first embodiment and the like has been described in terms of a configuration in which the superimposed image is used as output data of the teacher data, but as with the first embodiment, the output data is not limited to this. In other words, a high image quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as superimposition processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。 Note that, as in the first embodiment, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400.
<第16の実施形態>
次に、図4及び5を参照して、第16の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、高画質化部が第1の実施形態等に係る高画質化とともに高空間分解能化を行う。
<Sixteenth embodiment>
Next, an image processing apparatus according to a sixteenth embodiment will be described with reference to Figures 4 and 5. In this embodiment, an image quality improving section improves spatial resolution in addition to the image quality improvement according to the first embodiment.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。なお、本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment. Note that since the configuration of the image processing device according to this embodiment is the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, the configuration shown in FIG. 4 will be indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
本実施形態に係る取得部401は、入力画像として低空間分解能画像を取得する。なお、低空間分解能画像とは、高画質化部404が出力する高空間分解能画像よりも、空間分解能が低い画像である。 The acquisition unit 401 according to this embodiment acquires a low spatial resolution image as an input image. Note that a low spatial resolution image is an image with a lower spatial resolution than the high spatial resolution image output by the image quality improvement unit 404.
高画質化部404には、第1の実施形態と同様に、高画質化エンジンが備えられている。ただし、本実施形態の高画質化エンジンは、入力画像についてノイズ低減やコントラスト強調するとともに、入力画像の空間分解能を高空間分解能化するように構成されている。そのため、本実施形態に係る高画質化エンジンは、低空間分解能画像を入力し、高空間分解能画像を出力するように構成されている。 The image quality improvement unit 404 is equipped with an image quality improvement engine, as in the first embodiment. However, the image quality improvement engine of this embodiment is configured to reduce noise and enhance contrast of the input image, as well as to increase the spatial resolution of the input image. Therefore, the image quality improvement engine of this embodiment is configured to input a low spatial resolution image and output a high spatial resolution image.
これに関連して、高画質化エンジンの教師データを構成するペア群についても、各ペアを構成する入力データは低空間分解能画像であり、出力データは高空間分解能画像である。なお、高空間分解能画像は、低空間分解能画像を取得した撮影装置よりも高性能な装置から取得したり、撮影装置の設定を変更することによって取得したりすることができる。また、高空間分解能画像については、第1の実施形態等と同様に低空間分解能画像を重ね合わせたものが用いられる。 In relation to this, for the group of pairs that make up the training data for the image quality improvement engine, the input data that makes up each pair is a low spatial resolution image, and the output data is a high spatial resolution image. Note that the high spatial resolution image can be obtained from a device with higher performance than the imaging device that acquired the low spatial resolution image, or can be obtained by changing the settings of the imaging device. Also, for the high spatial resolution image, an image that is overlaid with a low spatial resolution image is used, as in the first embodiment, etc.
このような構成により、本実施形態に係る高画質化部404は、入力画像に対して、ノイズ低減やコントラスト強調がなされるとともに高空間分解能化された高画質画像を生成することができる。 With this configuration, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment can reduce noise and enhance contrast from the input image, and generate a high-quality image with high spatial resolution.
次に、図5を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。なお、本実施形態に係るステップS520、ステップS530、及びステップS550の処理は、第1の実施形態におけるこれらの処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS520の処理の後に、ステップS530の処理を省き、処理をステップS540に移行してよい。 Next, a series of image processing steps according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Note that the processing steps S520, S530, and S550 according to this embodiment are similar to those in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S520, the processing step S530 may be omitted and the processing may proceed to step S540.
ステップS510において、取得部401は、撮影装置10や他の装置から、処理対象である入力データとして、低空間分解能画像を取得する。なお、取得部401は撮影装置10からの要求に応じて、撮影装置10が生成した低空間分解能画像を入力画像として取得してもよい。このような要求は、例えば、撮影装置10が画像を生成した時、撮影装置10が生成した画像を撮影装置10が備える記録装置に保存する前や保存した後、保存された画像を表示部20に表示する時、画像解析処理に高画質画像を利用する時等に発行されてよい。 In step S510, the acquisition unit 401 acquires a low spatial resolution image from the imaging device 10 or another device as input data to be processed. The acquisition unit 401 may acquire a low spatial resolution image generated by the imaging device 10 as an input image in response to a request from the imaging device 10. Such a request may be issued, for example, when the imaging device 10 generates an image, before or after the image generated by the imaging device 10 is saved in a recording device provided in the imaging device 10, when the saved image is displayed on the display unit 20, when a high-quality image is used for image analysis processing, etc.
ステップS520及びステップS530の処理は第1の実施形態での処理と同様であるため説明を省略する。ステップS540では、高画質化部404が、入力画像を高画質化エンジンに入力し、高画質画像としてノイズ低減やコントラスト強調がなされるとともに高空間分解能化された画像を生成する。以降の処理は、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。 The processing of steps S520 and S530 is the same as that in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted. In step S540, the image quality improvement unit 404 inputs the input image to an image quality improvement engine, and generates an image with high spatial resolution and noise reduction as a high-quality image, in which contrast has been enhanced. The subsequent processing is the same as that in the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted.
上記のように、本実施形態に係る高画質化部404は、入力画像と比べてノイズ低減及びコントラスト強調のうちの少なくとも一つがなされるとともに、空間分解能が向上された画像を高画質画像として生成する。これにより、本実施形態に係る画像処理装置400は、画像診断に適した高画質画像を、撮影者や被検者の侵襲性を高めたり、労力を増したりすることなく出力することができる。 As described above, the image quality improvement unit 404 according to this embodiment generates a high-quality image in which at least one of noise reduction and contrast enhancement has been performed compared to the input image, and the spatial resolution has been improved. This allows the image processing device 400 according to this embodiment to output a high-quality image suitable for image diagnosis without increasing the invasiveness or effort of the photographer or subject.
なお、本実施形態では、一つの高画質化エンジンにより、第1の実施形態等による高画質化処理と高分解能化の処理を行った高画質画像を生成したが、これらの処理を行う構成はこれに限られない。例えば、高画質化部は、第1の実施形態等による高画質化処理を行う高画質化エンジン及び高空間分解能化処理を行う別の高画質化エンジンを備えてもよい。 In this embodiment, a high-quality image is generated by performing high-quality image processing and high-resolution processing according to the first embodiment, etc., using a single high-quality image engine, but the configuration for performing these processes is not limited to this. For example, the image quality improvement unit may include an image quality improvement engine that performs image quality processing according to the first embodiment, etc., and another image quality improvement engine that performs high spatial resolution processing.
この場合には、第1の実施形態等に係る高画質化処理を行う高画質化エンジンは第1の実施形態等に係る高画質化エンジンと同様に学習を行った機械学習モデルを用いることができる。また、高空間分解能化処理を行う高画質化エンジンの教師データの入力データとしては、第1の実施形態等に係る高画質化エンジンが生成した高画質画像を用いる。また、当該高画質化エンジンの教師データの出力データとしては、高性能な撮影装置で取得された画像について第1の実施形態等に係る高画質化エンジンが生成した高画質画像を用いる。これにより、高空間分解能化処理を行う高画質化エンジンは、第1の実施形態等に係る高画質化処理を行った高画質画像について高空間分解能化した最終的な高画質画像を生成することができる。 In this case, the image quality improvement engine that performs the image quality improvement process according to the first embodiment, etc. can use a machine learning model that has been trained in the same way as the image quality improvement engine according to the first embodiment, etc. Furthermore, as input data of the teacher data of the image quality improvement engine that performs the high spatial resolution process, the high image quality image generated by the image quality improvement engine according to the first embodiment, etc. is used. Furthermore, as output data of the teacher data of the image quality improvement engine, the high image quality image generated by the image quality improvement engine according to the first embodiment, etc. for an image acquired by a high-performance imaging device is used. In this way, the image quality improvement engine that performs the high spatial resolution process can generate a final high image quality image with high spatial resolution for the high image quality image that has been subjected to the image quality improvement process according to the first embodiment, etc.
また、当該高画質化エンジンによる高空間分解能化処理を、第1の実施形態等に係る高画化処理エンジンによる高画質化処理の前に行ってもよい。この場合には、高空間分解能化処理を行う高画質化エンジンについての教師データは、撮影装置で取得した低空間分解能画像である入力データと高空間分解能画像である出力データのペア群により構成する。また、第1の実施形態等に係る高画質化処理を行う高画質化エンジンの教師データとしては、高空間分解能画像を入力データと、高空間分解能画像を重ね合わせした画像を出力データのペア群により構成する。 The high spatial resolution processing by the image quality improvement engine may be performed before the high image quality processing by the image quality improvement processing engine according to the first embodiment, etc. In this case, the training data for the image quality improvement engine performing the high spatial resolution processing is configured as a group of pairs of input data, which is a low spatial resolution image acquired by the imaging device, and output data, which is a high spatial resolution image. The training data for the image quality improvement engine performing the image quality improvement processing according to the first embodiment, etc. is configured as a group of pairs of input data, which is a high spatial resolution image, and output data, which is an image in which the high spatial resolution image is superimposed.
このような構成によっても、画像処理装置400は、入力画像と比べてノイズ低減及びコントラスト強調のうちの少なくとも一つがなされるとともに、空間分解能が向上された画像を高画質画像として生成することができる。 Even with this configuration, the image processing device 400 can generate a high-quality image in which at least one of noise reduction and contrast enhancement is performed compared to the input image, and the spatial resolution is improved.
なお、本実施形態では、第1の実施形態等に係る高画質化処理について、重ね合わせ画像を教師データの出力データとして用いる構成について述べたが、第1の実施形態と同様に当該出力データはこれに限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 In this embodiment, the high image quality processing according to the first embodiment and the like has been described in terms of a configuration in which the superimposed image is used as output data of the teacher data, but as with the first embodiment, the output data is not limited to this. In other words, a high image quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods, such as superimposition processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, tone conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing, may be used.
また、高画質化部404は、高画質化エンジンを用いて、高空間分解能化処理に加えて第15の実施形態に係る高画質化処理を行ってもよい。この場合には、入力画像と比べてノイズ低減及びコントラスト強調のうちの少なくとも一つがなされるとともに、入力画像と比べて高画像サイズ化及び高空間分解能化された画像を高画質画像として生成することができる。これにより、本実施形態に係る画像処理装置400は、画像診断に適した高画質画像を、撮影者や被検者の侵襲性を高めたり、労力を増したりすることなく出力することができる。 The image quality improvement unit 404 may use an image quality improvement engine to perform the image quality improvement process according to the fifteenth embodiment in addition to the high spatial resolution process. In this case, at least one of noise reduction and contrast enhancement is performed compared to the input image, and an image with a larger image size and higher spatial resolution compared to the input image can be generated as a high-quality image. This allows the image processing device 400 according to this embodiment to output a high-quality image suitable for image diagnosis without increasing the invasiveness or effort of the photographer or subject.
なお、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置400に接続される他の装置に出力してもよい。 Note that, as in the first embodiment, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 400.
<第17の実施形態>
次に、図22及び23を参照して、第17の実施形態に係る画像処理装置について説明する。本実施形態では、解析部が高画質化部によって生成された高画質画像を画像解析する。
Seventeenth embodiment
Next, an image processing apparatus according to a seventeenth embodiment will be described with reference to Figures 22 and 23. In this embodiment, an analysis unit performs image analysis on a high-quality image generated by an image quality improvement unit.
特に明記しない限り、本実施形態に係る画像処理装置の構成及び処理は、第1の実施形態に係る画像処理装置400と同様である。そのため、以下では、本実施形態に係る画像処理装置について、第1の実施形態に係る画像処理装置との違いを中心として説明する。 Unless otherwise specified, the configuration and processing of the image processing device according to this embodiment are the same as the image processing device 400 according to the first embodiment. Therefore, the following description of the image processing device according to this embodiment will focus on the differences from the image processing device according to the first embodiment.
図22は、本実施形態に係る画像処理装置2200の概略的な構成を示す。本実施形態に係る画像処理装置2200には、取得部401、撮影条件取得部402、高画質化可否判定部403、高画質化部404、及び出力部405に加えて、解析部2208が設けられている。なお、画像処理装置2200は、これら構成要素のうちの一部が設けられた複数の装置で構成されてもよい。ここで、取得部401、撮影条件取得部402、高画質化可否判定部403、高画質化部404、及び出力部405は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成と同様であるため、図4に示す構成について同一の参照符号を用いて示し、説明を省略する。 Figure 22 shows a schematic configuration of an image processing device 2200 according to this embodiment. In addition to the acquisition unit 401, the shooting condition acquisition unit 402, the image quality improvement possibility determination unit 403, the image quality improvement unit 404, and the output unit 405, the image processing device 2200 according to this embodiment is provided with an analysis unit 2208. Note that the image processing device 2200 may be composed of multiple devices provided with some of these components. Here, the acquisition unit 401, the shooting condition acquisition unit 402, the image quality improvement possibility determination unit 403, the image quality improvement unit 404, and the output unit 405 are the same as the configuration of the image processing device according to the first embodiment, so the configuration shown in Figure 4 is indicated using the same reference numerals and description will be omitted.
解析部2208は、高画質化部404が生成した高画質画像に対して所定の画像解析処理を適用する。画像解析処理は、例えば、眼科分野では、OCTにより取得された画像に対する、網膜層のセグメンテーション、層厚計測、乳頭三次元形状解析、篩状板解析、OCTA画像の血管密度計測、及び角膜形状解析等の既存の任意の画像解析処理を含む。また、画像解析処理は眼科分野の解析処理に限られず、例えば、拡散テンソル解析やVBL(Voxel-based Morphometry)解析等の放射線分野における既存の任意の解析処理も含む。 The analysis unit 2208 applies a predetermined image analysis process to the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404. In the field of ophthalmology, the image analysis process includes, for example, any existing image analysis process such as retinal layer segmentation, layer thickness measurement, optic nerve 3D shape analysis, lamina cribrosa analysis, vascular density measurement of OCTA images, and corneal shape analysis for images acquired by OCT. In addition, the image analysis process is not limited to analysis processes in the field of ophthalmology, and also includes, for example, any existing analysis process in the field of radiology, such as diffusion tensor analysis and VBL (Voxel-based Morphometry) analysis.
出力部405は、高画質化部404によって生成された高画質画像を表示部20に表示させるとともに、解析部2208による画像解析処理の解析結果を表示させることができる。なお、出力部405は解析部2208による画像解析結果のみを表示部20に表示させてもよいし、当該画像解析結果を撮影装置10や画像管理システム、その他の装置等に出力してもよい。なお、解析結果の表示形態は、解析部2208で行った画像解析処理に応じて任意であってよく、例えば、画像、数値又は文字として表示されてもよい。 The output unit 405 can display the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 on the display unit 20, and can also display the analysis results of the image analysis process performed by the analysis unit 2208. The output unit 405 can display only the image analysis results performed by the analysis unit 2208 on the display unit 20, or can output the image analysis results to the imaging device 10, an image management system, or other devices. The display form of the analysis results can be arbitrary depending on the image analysis process performed by the analysis unit 2208, and can be displayed, for example, as an image, a numerical value, or a character.
以下、図23を参照して、本実施形態に係る一連の画像処理について説明する。図23は、本実施形態に係る一連の画像処理のフロー図である。なお、本実施形態に係るステップS2310~ステップS2340の処理は、第1の実施形態におけるステップS510~ステップS540での処理と同様であるため、説明を省略する。なお、入力画像に対して、撮影条件について無条件で高画質化する場合には、ステップS2320の処理の後に、ステップS2330の処理を省き、処理をステップS2340に移行してよい。 A series of image processing steps according to this embodiment will be described below with reference to FIG. 23. FIG. 23 is a flow diagram of a series of image processing steps according to this embodiment. Note that the processing steps S2310 to S2340 according to this embodiment are similar to the processing steps S510 to S540 in the first embodiment, and therefore will not be described. Note that if the image quality of the input image is to be improved unconditionally with respect to the shooting conditions, after the processing step S2320, the processing step S2330 may be omitted and the processing may proceed to step S2340.
ステップS2340において、高画質化部404が、高画質画像群を生成したら、処理はステップS2350に移行する。ステップS2350で、解析部2208が、ステップS2340において生成された高画質画像を画像解析し、解析結果を出力する。画像解析の処理内容及び処理手法については、既存の任意の画像解析処理及び処理手法を用いてよい。なお、解析部2208は複数の画像解析処理を行ってもよい。これに関連して、解析部2208は、任意の入力装置を介した検者からの指示に応じて、複数の画像解析処理のうちの一部又は全部を行ってもよい。 In step S2340, when the image quality improving unit 404 generates a group of high-quality images, the process proceeds to step S2350. In step S2350, the analysis unit 2208 performs image analysis on the high-quality images generated in step S2340, and outputs the analysis results. The image analysis process content and processing method may be any existing image analysis process and processing method. The analysis unit 2208 may perform multiple image analysis processes. In relation to this, the analysis unit 2208 may perform some or all of the multiple image analysis processes in response to instructions from the examiner via any input device.
ステップS2360では、出力部405が、高画質化部404によって生成された高画質画像及び解析部2208による解析結果を表示部20に表示させる。なお、出力部405は高画質画像及び解析結果を別々の表示部や装置に出力してもよい。また、出力部405は、解析結果のみを表示部20に表示させてもよい。さらに、解析部2208が複数の解析結果を出力する場合には、出力部405は、複数の解析結果の一部又は全部を表示部20やその他の装置に出力してもよい。 In step S2360, the output unit 405 displays the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 and the analysis results by the analysis unit 2208 on the display unit 20. The output unit 405 may output the high-quality image and the analysis results to separate display units or devices. The output unit 405 may also display only the analysis results on the display unit 20. Furthermore, when the analysis unit 2208 outputs multiple analysis results, the output unit 405 may output some or all of the multiple analysis results to the display unit 20 or another device.
上記のように、本実施形態に係る画像処理装置2200は、高画質画像を画像解析する解析部2208を更に備え、出力部405は解析部2208による解析結果を表示部20に表示させる。このように、本実施形態に係る画像処理装置2200では、画像解析に高画質画像を用いるため、解析の精度を向上させることができる。 As described above, the image processing device 2200 according to this embodiment further includes an analysis unit 2208 that performs image analysis on the high-quality image, and the output unit 405 causes the display unit 20 to display the analysis results by the analysis unit 2208. In this way, the image processing device 2200 according to this embodiment uses high-quality images for image analysis, thereby improving the accuracy of the analysis.
また、出力部405は、第1の実施形態と同様に、生成された高画質画像を撮影装置10や画像処理装置2200に接続される他の装置に出力してもよい。また、高画質化エンジンの教師データの出力データは、第1の実施形態と同様に、重ね合わせ処理を行った高画質画像に限られない。すなわち、重ね合わせ処理やMAP推定処理、平滑化フィルタ処理、階調変換処理、高性能な撮影装置を用いた撮影、高コストな処理、ノイズ低減処理といった処理群や撮影方法のうち、少なくとも一つを行うことによって得られた高画質画像を用いてもよい。 In addition, the output unit 405 may output the generated high-quality image to the imaging device 10 or another device connected to the image processing device 2200, as in the first embodiment. In addition, the output data of the teacher data of the image quality improvement engine is not limited to a high-quality image that has been subjected to overlay processing, as in the first embodiment. In other words, a high-quality image obtained by performing at least one of a group of processes or imaging methods such as overlay processing, MAP estimation processing, smoothing filter processing, gradation conversion processing, imaging using a high-performance imaging device, high-cost processing, and noise reduction processing may be used.
上記第1~17の実施形態に関しては、出力部405による表示部20への高画質画像の表示は基本的に高画質化部404による高画質画像の生成や解析部2208による解析結果の出力に応じて自動で行われる。しかしながら、高画質画像の表示は、検者からの指示に応じてなされてもよい。例えば、出力部405は、高画質化部404によって生成された高画質画像と入力画像のうち、検者からの指示に応じて選択された画像を表示部20に表示させてもよい。また、出力部405は、検者からの指示に応じて、表示部20上の表示を撮影画像(入力画像)から高画質画像に切り替えてもよい。 In the first to seventeenth embodiments, the display of the high-quality image on the display unit 20 by the output unit 405 is basically performed automatically in response to the generation of the high-quality image by the image quality improvement unit 404 and the output of the analysis result by the analysis unit 2208. However, the display of the high-quality image may be performed in response to an instruction from the examiner. For example, the output unit 405 may display on the display unit 20 an image selected in response to an instruction from the examiner from among the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 and the input image. In addition, the output unit 405 may switch the display on the display unit 20 from the captured image (input image) to the high-quality image in response to an instruction from the examiner.
さらに、高画質化部404が、高画質化エンジンによる高画質化処理の開始(高画質化エンジンへの画像の入力)を検者からの指示に応じて実行し、出力部405が、高画質化部404によって生成された高画質画像を表示部20に表示させてもよい。これに対し、撮影装置10によって入力画像が撮影されると、高画質化エンジンが自動的に入力画像に基づいて高画質画像を生成し、出力部405が、検者からの指示に応じて高画質画像を表示部20に表示させてもよい。なお、これらの処理は解析結果の出力についても同様に行うことができる。さらに、撮影箇所推定エンジンや画質評価エンジン、真贋評価エンジン、評価部による処理を検者からの指示に応じて開始するように、画像処理装置が構成されてもよい。 Furthermore, the image quality improvement unit 404 may start image quality improvement processing by the image quality improvement engine (input of an image to the image quality improvement engine) in response to an instruction from the examiner, and the output unit 405 may display the high-quality image generated by the image quality improvement unit 404 on the display unit 20. In contrast, when an input image is captured by the imaging device 10, the image quality improvement engine may automatically generate a high-quality image based on the input image, and the output unit 405 may display the high-quality image on the display unit 20 in response to an instruction from the examiner. Note that these processes can also be performed on the output of the analysis results. Furthermore, the image processing device may be configured to start processing by the imaging location estimation engine, image quality evaluation engine, authenticity evaluation engine, and evaluation unit in response to an instruction from the examiner.
なお、上記第1~17の実施形態に関し、出力部405が高画質画像を表示部20に表示させる表示態様は任意であってよい。例えば、出力部405は、入力画像と高画質画像を並べて表示させてもよいし、切り替えて表示させてもよい。また、出力部405は、入力画像や高画質画像を、撮影部位や撮影日時、撮影が行われた施設等に応じて順番に表示させてもよい。同様に、出力部405は高画質画像を用いた画像解析結果等を、高画質画像や高画質画像に対応する入力画像の任意の撮影条件に応じて順番に表示させてもよい。さらに、出力部405は高画質画像を用いた画像解析結果を、解析項目ごとに順番に表示させてもよい。 Note that, in relation to the first to seventeenth embodiments, the display mode in which the output unit 405 displays the high-quality image on the display unit 20 may be arbitrary. For example, the output unit 405 may display the input image and the high-quality image side by side, or may switch between them. The output unit 405 may also display the input image and the high-quality image in order according to the part of the body that was photographed, the photographing date and time, the facility where the photographing was performed, and the like. Similarly, the output unit 405 may display the image analysis results using the high-quality image in order according to any photographing conditions of the high-quality image and the input image corresponding to the high-quality image. Furthermore, the output unit 405 may display the image analysis results using the high-quality image in order for each analysis item.
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける一つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Other Examples
The present invention can also be realized by a process in which a program for implementing one or more of the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or device read and execute the program. The present invention can also be realized by a circuit (e.g., ASIC) that implements one or more of the functions.
以上、実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施形態は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。 The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. The present invention also includes inventions that have been modified without going against the spirit of the present invention, and inventions that are equivalent to the present invention. In addition, the above-mentioned embodiments can be combined as appropriate without going against the spirit of the present invention.
100:画像処理装置(医用画像処理装置)、104:高画質化部、105:出力部 100: Image processing device (medical image processing device), 104: Image quality improvement unit, 105: Output unit
Claims (16)
機械学習エンジンを含む高画質化エンジンの入力画像として前記第1の画像を該高画質化エンジンに入力することで生成された第2の画像及び前記第1の画像のいずれかを表示するように表示部を制御する表示制御部と、
を備え、
前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角である場合には、前記第2の画像を表示するように前記表示部が制御され、
前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角でない場合には、前記第1の画像を表示するように前記表示部が制御される、医用画像処理装置。 an acquisition unit that acquires a first image which is an image of a predetermined portion of a subject's eye;
a display control unit that controls a display unit to display either a second image generated by inputting the first image into an image quality improvement engine including a machine learning engine as an input image of the image quality improvement engine, or the first image;
Equipped with
When a photographing condition of the first image is a photographing angle of view that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the second image;
When the imaging condition of the first image is not an imaging angle of view that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the first image .
前記第2の画像は順次生成される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。The medical image processing apparatus according to claim 1 , wherein the second images are generated sequentially.
前記第1の画像はOCTA画像であり、the first image is an OCTA image;
OCTA画像は、同一箇所を繰り返し撮影した撮影結果から得た前記所定部位の時間的な変化を示すモーションコントラスト画像である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。The medical image processing apparatus according to claim 1 , wherein the OCTA image is a motion contrast image showing a temporal change in the predetermined area obtained from the results of repeatedly photographing the same area.
前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影条件としてOCTによる撮影方式である場合には、前記第2の画像を表示するように前記表示部が制御される、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。13. The medical image processing device according to claim 1, wherein when the shooting conditions of the first image are an OCT shooting method that can be improved in image quality by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the second image.
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の医用画像処理装置と、A medical image processing apparatus according to any one of claims 1 to 13,
を備える光コヒーレンストモグラフィ装置。An optical coherence tomography apparatus comprising:
機械学習エンジンを含む高画質化エンジンの入力画像として前記第1の画像を該高画質化エンジンに入力することで生成された第2の画像及び前記第1の画像のいずれかを表示するように表示部を制御することと、
を含み、
前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角である場合には、前記第2の画像を表示するように前記表示部が制御され、
前記第1の画像の撮影条件が前記高画質化エンジンによって高画質化可能な撮影画角でない場合には、前記第1の画像を表示するように前記表示部が制御される、医用画像処理方法。 acquiring a first image which is an image of a predetermined portion of a subject's eye;
Controlling a display unit to display either a second image generated by inputting the first image into an image quality improvement engine including a machine learning engine as an input image of the image quality improvement engine , or the first image;
Including,
When a photographing condition of the first image is a photographing angle of view that can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the second image;
A medical image processing method , wherein, when the shooting conditions of the first image are not an angle of view at which the image quality can be improved by the image quality improvement engine, the display unit is controlled to display the first image .
Priority Applications (2)
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